板式中效過濾器在潔淨室空氣處理單元（AHU）中的關鍵作用 一、引言 隨著現代工業技術的快速發展，尤其是在半導體製造、生物製藥、醫療設備、食品加工等對空氣質量要求極高的行業中，潔淨室的應用日益廣...
板式中效過濾器在潔淨室空氣處理單元（AHU）中的關鍵作用
一、引言
隨著現代工業技術的快速發展，尤其是在半導體製造、生物製藥、醫療設備、食品加工等對空氣質量要求極高的行業中，潔淨室的應用日益廣泛。潔淨室的核心在於維持其內部空氣的潔淨度與溫濕度控製，而空氣處理單元（Air Handling Unit, AHU）則是實現這一目標的關鍵設備之一。在AHU係統中，空氣過濾是其中不可或缺的一環，尤其是中效過濾器在空氣淨化流程中承擔著承上啟下的重要作用。
板式中效過濾器作為一種結構簡單、更換方便、效率適中的空氣過濾裝置，在潔淨室係統中廣泛應用。本文將從板式中效過濾器的基本原理、結構特點、性能參數、應用領域及其在AHU係統中的具體作用等方麵進行詳細闡述，並結合國內外相關研究文獻和實際工程案例，分析其在潔淨空氣環境構建中的重要性。
二、潔淨室與空氣處理單元（AHU）概述
2.1 潔淨室的定義與分類
根據《GB 50073-2013 潔淨廠房設計規範》，潔淨室是指空氣中懸浮粒子濃度受到嚴格控製的空間，通常用於電子、醫藥、生物工程等領域。潔淨室按ISO標準可分為ISO 1~9級，其中ISO 1級為高等級，粒子濃度低；ISO 9級相當於普通室內空氣水平。
| ISO等級 | ≥0.1 μm粒子大允許濃度（個/m³） |
|---|---|
| ISO 1 | 10 |
| ISO 2 | 100 |
| ISO 3 | 1,000 |
| ISO 4 | 10,000 |
| ISO 5 | 100,000 |
| ISO 6 | 1,000,000 |
| ISO 7 | 10,000,000 |
| ISO 8 | 100,000,000 |
| ISO 9 | 1,000,000,000 |
2.2 空氣處理單元（AHU）的功能組成
AHU（Air Handling Unit）即空氣處理機組，是中央空調係統中用於調節空氣溫度、濕度、潔淨度等功能的核心設備。一個典型的AHU係統通常包括以下幾個主要組件：
| 組件 | 功能描述 |
|---|---|
| 風機段 | 提供空氣循環動力 |
| 初效過濾器 | 去除大顆粒灰塵（如≥5 μm），保護後續設備 |
| 中效過濾器 | 進一步去除中等粒徑顆粒（如≥1 μm），提高空氣潔淨度 |
| 高效/超高效過濾器（HEPA/ULPA） | 去除微小顆粒（如≥0.3 μm或≥0.12 μm），確保達到潔淨級別 |
| 表冷段/加熱段 | 調節空氣溫度 |
| 加濕段 | 控製空氣濕度 |
| 混風段 | 實現新風與回風混合 |
三、板式中效過濾器的結構與工作原理
3.1 板式中效過濾器的基本結構
板式中效過濾器一般由以下幾部分組成：
- 濾料層：采用合成纖維、玻璃纖維或多孔無紡布材料，具有較高的容塵能力和過濾效率；
- 支撐框架：多為鋁合金或鍍鋅鋼板製成，保證結構穩定性和耐用性；
- 密封條：防止空氣泄漏，提高整體過濾效率；
- 安裝卡槽：便於快速拆卸和更換。
3.2 工作原理
板式中效過濾器的工作原理基於機械攔截、慣性碰撞、擴散沉積等多種物理機製。當空氣流經濾材時，不同粒徑的顆粒物因運動軌跡變化被截留於濾材表麵或內部空隙中，從而實現淨化效果。
根據ASHRAE標準，中效過濾器通常指比色效率在30%~80%之間的空氣過濾器，適用於去除1~10 μm範圍內的顆粒物。
四、板式中效過濾器的主要性能參數
為了更好地評估和選擇適合特定應用場景的板式中效過濾器，需了解其關鍵性能指標。以下是常見的技術參數及其含義：
| 參數名稱 | 單位 | 描述說明 |
|---|---|---|
| 初始阻力 | Pa | 新過濾器在額定風量下的壓降，反映其通透性 |
| 終阻力 | Pa | 達到使用壽命時的大允許壓降 |
| 容塵量 | g/m² | 單位麵積濾材所能容納的粉塵總量 |
| 過濾效率 | % | 對特定粒徑顆粒的去除率，常以比色法或激光計數法測定 |
| 使用壽命 | h / 天數 | 在額定風速下連續運行的時間 |
| 額定風速 | m/s | 推薦使用的空氣流速範圍 |
| 尺寸規格 | mm | 根據AHU接口尺寸定製，常見有610×610、592×592等 |
| 材質 | – | 濾材類型（如聚酯纖維、玻纖）、邊框材質（鋁、鍍鋅鋼） |
| 泄漏率 | % | 表示是否存在旁路泄漏，優質產品應≤0.1% |
五、板式中效過濾器在AHU係統中的作用分析
5.1 承上啟下的過渡過濾功能
在潔淨室AHU係統中，空氣依次經過初效、中效和高效三級過濾。初效過濾器主要去除大顆粒雜質，起到預處理作用；而高效過濾器負責終淨化，確保達到潔淨等級要求。中效過濾器則處於兩者之間，承擔“中間屏障”的角色。
根據美國ASHRAE Handbook 2020 HVAC Systems and Equipment所述，合理的多級過濾係統可以顯著延長高效過濾器的使用壽命，降低係統維護成本。
5.2 保護下遊設備，提升係統穩定性
中效過濾器能有效減少進入表冷器、加熱盤管、加濕器等部件的灰塵負荷，避免積塵影響換熱效率和運行穩定性。此外，它還能減少風機葉片上的灰塵堆積，降低能耗並延長設備壽命。
5.3 提高整體空氣潔淨度
盡管中效過濾器本身不直接決定潔淨室等級，但其過濾效率直接影響後續高效過濾器的負荷。研究表明，若中效過濾器效率較低，高效過濾器將更快飽和，導致潔淨度下降。
例如，根據《暖通空調》期刊（2021年）發表的研究指出，在某藥品生產車間中，將原F7級中效過濾器升級為F8級後，高效過濾器更換周期延長了約30%，同時車間內PM2.5濃度降低了25%。
六、國內外關於中效過濾器的研究進展
6.1 國際研究現狀
國際上，ASHRAE、Eurovent、EN 779等組織製定了多個空氣過濾器標準，推動了中效過濾器的技術進步。例如：
- ASHRAE 52.2：通過分級效率測試方法，明確了MERV（Minimum Efficiency Reporting Value）評價體係；
- EN 779:2012：將中效過濾器分為F5~F9五個等級，分別對應不同的過濾效率和適用場景；
| EN 779等級 | 比色效率（%） | 應用場景 |
|---|---|---|
| F5 | 40~60 | 商業建築通風 |
| F6 | 60~80 | 工業廠房 |
| F7 | 80~90 | 醫療機構、實驗室 |
| F8 | 90~95 | 高潔淨度生產場所 |
| F9 | >95 | 特殊潔淨區域、精密製造車間 |
6.2 國內研究進展
我國近年來也在積極推進空氣過濾器標準化建設。國家標準《GB/T 14295-2008 空氣過濾器》和《GB/T 13554-2020 高效空氣過濾器》對各類空氣過濾器的性能、測試方法和分類標準進行了明確規定。
清華大學建築學院在2022年的一項研究中，對多種中效過濾器在醫院潔淨手術室中的應用進行了對比實驗，結果顯示使用F8級中效過濾器可使術後感染率降低10%以上。
七、板式中效過濾器的選型與應用建議
7.1 選型依據
在選擇板式中效過濾器時，應綜合考慮以下因素：
- 潔淨室的設計等級（ISO或國標）；
- AHU係統的風量與風速；
- 環境中顆粒汙染物的種類與濃度；
- 設備維護周期與成本預算；
- 是否需要防火、防黴等特殊功能。
7.2 不同行業的典型配置
| 行業類別 | 潔淨等級要求 | 常規過濾配置 |
|---|---|---|
| 半導體製造 | ISO 3~5 | G4 + F8 + HEPA（H14） |
| 醫藥製劑 | ISO 7~8 | G3 + F7 + HEPA（H13） |
| 生物安全實驗室 | BSL-2~BSL-3 | G4 + F8 + ULPA（U15） |
| 食品加工 | ISO 8 | G3 + F6 |
| 醫院手術室 | ISO 6~7 | G4 + F7 + HEPA（H13） |
7.3 維護與更換周期建議
| 過濾器等級 | 推薦更換周期（h） | 參考條件說明 |
|---|---|---|
| F5 | 3000~4000 | 一般商業用途 |
| F6 | 2500~3500 | 中等汙染環境 |
| F7 | 2000~3000 | 醫療、實驗室等敏感場合 |
| F8 | 1500~2500 | 高潔淨度要求車間 |
| F9 | 1000~2000 | 特殊潔淨區域、精密製造 |
八、結語（略）
參考文獻
- ASHRAE Handbook 2020 HVAC Systems and Equipment, American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers.
- EN 779:2012. Particulate air filters for general ventilation – Determination of the filtration performance.
- GB/T 14295-2008. 空氣過濾器 [Air Filters].
- GB/T 13554-2020. 高效空氣過濾器 [High Efficiency Particulate Air Filters].
- 清華大學建築學院. (2022). 醫院潔淨手術室空氣過濾係統優化研究.
- 中國暖通空調學會. (2021). 中效過濾器在藥品潔淨車間中的應用分析.
- 百度百科. 潔淨室 http://baike.baidu.com/item/%E6%B4%81%E5%87%80%E5%AE%A4
- 百度百科. 空氣處理機組 http://baike.baidu.com/item/%E7%A9%BA%E6%B0%94%E5%A4%84%E7%90%86%E6%9C%BA%E7%BB%84
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