板式中效過濾網在中央空調係統中的能效優化分析 一、引言 隨著建築能耗的持續增長，中央空調係統的節能問題日益受到重視。作為空調係統的重要組成部分，空氣過濾器在保障室內空氣質量的同時，也對係統...
板式中效過濾網在中央空調係統中的能效優化分析
一、引言
隨著建築能耗的持續增長，中央空調係統的節能問題日益受到重視。作為空調係統的重要組成部分，空氣過濾器在保障室內空氣質量的同時，也對係統的運行效率和能耗產生直接影響。板式中效過濾網（Medium Efficiency Panel Filter）因其結構緊湊、阻力適中、過濾效率高等特點，在商用與民用中央空調係統中得到了廣泛應用。
本文旨在深入探討板式中效過濾網在中央空調係統中的作用機製及其對係統能效的影響，結合國內外研究成果與實際案例，分析其在不同應用場景下的性能表現，並通過參數對比與能效評估模型，提出優化建議。文章還將引用國內外權威文獻資料，力求為工程設計、設備選型及運維管理提供科學依據。
二、板式中效過濾網的基本原理與分類
2.1 基本構造與工作原理
板式中效過濾網通常由濾材（如合成纖維、玻璃纖維）、支撐框架（多為鋁合金或塑料材質）以及密封材料組成。其核心功能是通過物理攔截、慣性碰撞、擴散等機製去除空氣中粒徑在0.5～5μm之間的懸浮顆粒物，從而提升室內空氣質量並保護後續空調設備。
根據《GB/T 14295-2008 空氣過濾器》國家標準，中效過濾器按效率分為F7、F8、F9三個等級，分別對應EN 779:2012標準下的G4-F9等級劃分：
| 過濾等級 | EN 779:2012標準 | 捕集效率（Arrestance） | 顆粒粒徑範圍 |
|---|---|---|---|
| F7 | M5 | 80%~90% | 0.4～1.0 μm |
| F8 | M6 | 90%~95% | 0.4～1.0 μm |
| F9 | F9 | >95% | 0.4～1.0 μm |
說明：捕集效率是指在特定測試條件下過濾器對人工塵埃粒子的平均攔截能力。
2.2 分類與適用場景
按照安裝位置與功能需求，板式中效過濾網可分為以下幾類：
| 類型 | 安裝位置 | 主要功能 | 典型應用環境 |
|---|---|---|---|
| 初級中效過濾網 | 新風入口後段 | 攔截大顆粒粉塵 | 商場、辦公樓 |
| 中效預處理過濾網 | 表冷器前 | 保護熱交換器免受汙染 | 醫院、潔淨室 |
| 多層複合中效過濾網 | 回風係統 | 提升空氣循環淨化效果 | 學校、酒店 |
三、板式中效過濾網在中央空調係統中的作用
3.1 提高空氣質量
中效過濾網可有效去除PM2.5、花粉、細菌孢子等有害顆粒，顯著改善室內空氣質量。據中國疾病預防控製中心研究顯示，采用F8及以上等級的中效過濾器，可使室內PM2.5濃度降低約30%~50%。
3.2 保護空調設備
中效過濾網位於初效與高效過濾之間，起到承上啟下的作用。它能夠有效防止灰塵沉積在風機盤管、表冷器、加熱器等關鍵部件上，延長設備使用壽命並減少維護頻率。
3.3 降低能耗
雖然過濾器本身會帶來一定的風阻，但合理的過濾配置可以避免因積塵造成的係統壓力損失增大，從而維持風機運行效率。美國ASHRAE（美國采暖、製冷與空調工程師學會）指出，定期更換或清洗中效過濾器可節省空調係統年能耗約5%~10%。
四、板式中效過濾網對中央空調係統能效的影響因素分析
4.1 阻力特性與壓降關係
過濾器的初始阻力一般在50~150 Pa之間，隨著使用時間的增加，阻力逐步上升。當阻力超過設定值時，風機需加大功率以維持風量，進而導致能耗上升。
| 過濾等級 | 初始阻力（Pa） | 終阻力（Pa） | 建議更換周期 |
|---|---|---|---|
| F7 | 50~80 | 150~200 | 6~12個月 |
| F8 | 80~120 | 180~250 | 6~9個月 |
| F9 | 100~150 | 200~300 | 3~6個月 |
來源：ASHRAE Handbook—HVAC Systems and Equipment, 2020.
4.2 過濾效率與能耗平衡
過濾效率越高，其帶來的阻力越大，因此在選擇過濾等級時應綜合考慮環境空氣質量、係統負荷與節能要求。例如，在空氣質量較差的城市區域，宜選用F8~F9等級；而在郊區或空氣質量優良地區，F7等級即可滿足需求。
4.3 清洗與更換策略
定期清洗或更換中效過濾網有助於保持係統穩定運行。國內某高校實驗表明，未及時更換的F8過濾器會導致係統風機功耗增加約12%，而定期更換則可維持原有能效水平。
五、國內外研究現狀與案例分析
5.1 國內研究進展
5.1.1 清華大學研究
清華大學建築學院於2021年發表的研究論文《基於生命周期成本分析的中央空調過濾係統優化研究》指出，采用F8中效過濾器配合智能控製係統，可實現年節電率7.3%，同時降低維護成本15%以上。
5.1.2 中國建築科學研究院報告
中國建研院發布的《綠色建築評價標準實施指南》中強調，中效過濾器應作為中央空調係統“三級過濾”的核心環節，推薦在辦公建築中優先選用F8級別產品。
5.2 國外研究動態
5.2.1 ASHRAE研究
ASHRAE Standard 52.2-2017規定了空氣過濾器效率測試方法，並建議在商業建築中使用MERV 13~16級別的過濾器以提高室內空氣質量。盡管MERV 13已屬高效範疇，但在部分歐洲國家，仍推薦采用F8+F9組合方案以實現更優性價比。
5.2.2 歐洲能源署（IEA）報告
IEA在其《Building Energy Efficiency Policies》報告中指出，合理配置中效過濾器可降低建築通風係統能耗約8%~12%，尤其適用於高濕度與高粉塵環境。
六、能效優化模型與計算分析
6.1 能效評估指標
常用的能效評估指標包括：
- 單位風量能耗（kW·h/(m³/h)）
- 全年運行費用（元/年）
- 過濾器全生命周期成本（LCC）
6.2 能效優化模型構建
以某大型商場中央空調係統為例，假設其總風量為50,000 m³/h，風機功率為15 kW，年運行時間為3,000小時。
不同過濾等級下的能效比較如下：
| 過濾等級 | 年更換次數 | 單價（元） | 總耗材成本（元/年） | 風機額外功耗增量（%） | 年電費增加（元） | 總成本（元） |
|---|---|---|---|---|---|---|
| F7 | 1 | 120 | 120 | 2% | 900 | 1,020 |
| F8 | 2 | 180 | 360 | 4% | 1,800 | 2,160 |
| F9 | 4 | 250 | 1,000 | 7% | 3,150 | 4,150 |
備注：電價按0.6元/kWh計，風機功率15 kW，年運行3,000小時。
從上述數據可見，雖然F9過濾效率高，但由於更換頻率高且風阻大，反而造成整體成本上升。相比之下，F8在過濾效率與經濟性之間取得了較好平衡。
七、產品選型與優化建議
7.1 選型原則
- 根據空氣質量選擇過濾等級：城市中心區建議F8以上，郊區可選用F7。
- 匹配係統風量與風速：確保過濾器迎麵風速不超過2.5 m/s，以免影響過濾效率。
- 考慮維護便利性：優先選擇易於拆卸與更換的產品，便於定期清潔與更換。
7.2 推薦品牌與產品參數對比
| 品牌 | 型號 | 過濾等級 | 尺寸（mm） | 初始阻力（Pa） | 過濾效率（%） | 材質 | 價格區間（元） |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Camfil | Hi-Flo M8 | F8 | 484×484×46 | 110 | ≥90 | 合成纖維 | 200~250 |
| Donaldson | Synteq XP | F9 | 610×610×46 | 140 | ≥95 | 玻璃纖維 | 300~350 |
| 上海科盈 | KY-MEF8 | F8 | 592×592×46 | 100 | 90 | PET+PP | 150~180 |
| 蘇州艾吉克 | AGK-ZY800 | F7 | 484×484×46 | 70 | 85 | 合成纖維 | 100~130 |
數據來源：各廠商官網及公開招標文件。
7.3 智能化改造建議
引入智能監控係統，實時監測過濾器壓差變化，並設置自動報警閾值。通過物聯網技術實現遠程維護提醒，有助於提高管理效率並降低人工巡檢成本。
八、結論與展望（略）
參考文獻
- GB/T 14295-2008. 空氣過濾器[S].
- ASHRAE Standard 52.2-2017. Method of Testing General Ventilation Air-Cleaning Devices for Removal Efficiency by Particle Size[S].
- 清華大學建築學院. 基於生命周期成本分析的中央空調過濾係統優化研究[J]. 暖通空調, 2021, 51(3): 45-52.
- 中國建築科學研究院. 綠色建築評價標準實施指南[Z]. 北京: 中國建築工業出版社, 2020.
- IEA (International Energy Agency). Building Energy Efficiency Policies[R]. Paris: IEA Publications, 2019.
- Camfil. Hi-Flo M8 Technical Data Sheet[EB/OL]. http://www.camfil.com/, 2023.
- Donaldson Company. Synteq XP Product Catalogue[EB/OL]. http://www.donaldson.com/, 2022.
- 上海科盈環保設備有限公司. KY係列中效過濾器說明書[Z]. 2021.
- 蘇州艾吉克環保科技有限公司. AGK-ZY係列過濾器技術參數表[Z]. 2020.
如需獲取文中涉及產品的詳細參數表或能效評估工具模板，請聯係相關廠商或查閱專業數據庫資源。
