板式中效過濾器與袋式過濾器在能耗與維護成本上的對比分析 一、引言 空氣過濾器作為暖通空調（HVAC）係統中的關鍵部件，其性能直接影響到係統的運行效率、室內空氣質量以及整體能耗水平。根據中國《通...
板式中效過濾器與袋式過濾器在能耗與維護成本上的對比分析
一、引言
空氣過濾器作為暖通空調（HVAC）係統中的關鍵部件，其性能直接影響到係統的運行效率、室內空氣質量以及整體能耗水平。根據中國《通風與空調工程施工質量驗收規範》（GB50243-2016）和美國ASHRAE標準，空氣過濾器被劃分為初效、中效和高效三個等級。其中，中效過濾器廣泛應用於醫院、潔淨廠房、實驗室等對空氣質量要求較高的場所。
目前市場上主流的中效過濾器類型主要包括板式中效過濾器與袋式中效過濾器。兩者在結構設計、材料選擇、氣流阻力、使用壽命及維護頻率等方麵存在顯著差異，從而導致在能耗表現與維護成本方麵也有所不同。本文將圍繞這兩類中效過濾器展開詳細對比分析，結合國內外研究成果、產品參數、能耗數據及維護記錄，探討其在實際應用中的優劣，並為工程選型提供參考依據。
二、產品概述與技術參數比較
2.1 板式中效過濾器
定義：板式中效過濾器是一種采用無紡布或玻璃纖維濾材製成的平板狀結構過濾器，通常安裝於風機盤管、新風機組等設備中，用於攔截空氣中粒徑在1~5μm之間的顆粒物。
主要特點：
- 結構緊湊，適用於空間受限場合；
- 初期壓降低，運行能耗較低；
- 更換周期較短，維護頻繁；
- 成本相對低廉。
典型產品參數（以某品牌為例）：
| 參數項 | 數值範圍 |
|---|---|
| 過濾效率 | 65% ~ 85%（按EN779標準） |
| 初始壓降 | ≤120 Pa |
| 額定風量 | 340 ~ 1000 m³/h |
| 尺寸規格 | 常見為610×610 mm |
| 使用壽命 | 3 ~ 6個月 |
2.2 袋式中效過濾器
定義：袋式中效過濾器由多個濾袋組成，通常采用合成纖維或玻纖複合材料製成，具有較大的容塵空間和較長的使用壽命，適合大風量係統的使用。
主要特點：
- 容塵量大，更換周期長；
- 初始壓降略高，但長期運行更穩定；
- 適用於大型中央空調、潔淨室等高負荷係統；
- 成本較高，但綜合維護成本更低。
典型產品參數（以某品牌為例）：
| 參數項 | 數值範圍 |
|---|---|
| 過濾效率 | 65% ~ 90%（按EN779標準） |
| 初始壓降 | 150 ~ 250 Pa |
| 額定風量 | 1000 ~ 3000 m³/h |
| 濾袋數量 | 6 ~ 8個 |
| 使用壽命 | 6 ~ 12個月 |
三、能耗對比分析
空氣過濾器在運行過程中會帶來一定的氣流阻力，這種阻力直接關係到風機的功率消耗。因此，壓降特性是衡量過濾器能耗的關鍵指標之一。
3.1 初始壓降與運行壓降變化趨勢
| 類型 | 初始壓降（Pa） | 平均運行壓降（Pa） | 壓降增長率（%/月） |
|---|---|---|---|
| 板式中效過濾器 | 80 ~ 120 | 150 ~ 200 | 10% ~ 15% |
| 袋式中效過濾器 | 150 ~ 250 | 200 ~ 300 | 5% ~ 8% |
從上表可見，雖然袋式過濾器初始壓降高於板式過濾器，但由於其容塵能力強，壓降增長緩慢，整體運行期間的平均壓降增幅較小。而板式過濾器由於體積小、容塵能力有限，壓降上升較快，導致風機需頻繁調速或增加功耗維持風量。
3.2 風機能耗計算模型
根據ASHRAE手冊提供的風機功率計算公式：
$$
P = frac{Q cdot Delta P}{eta}
$$
其中：
- $P$：風機功率（kW）
- $Q$：風量（m³/s）
- $Delta P$：壓降（Pa）
- $eta$：風機效率（一般取0.6）
假設風量為2000 m³/h（即約0.56 m³/s），則不同壓降下的風機年耗電量可估算如下：
| 過濾器類型 | 平均壓降（Pa） | 風機功率（kW） | 年耗電量（kWh/年） |
|---|---|---|---|
| 板式中效過濾器 | 175 | 0.163 | 1427 |
| 袋式中效過濾器 | 250 | 0.233 | 2040 |
盡管袋式過濾器初期能耗略高，但其更換周期更長，每年僅需更換1次，而板式過濾器通常每季度更換一次。若考慮更換後壓降重置，則全年累計能耗反而可能更高。
3.3 實際案例分析
據《建築節能》雜誌2021年第6期報道，北京某寫字樓項目對兩種過濾器進行為期一年的對比測試：
| 項目 | 板式中效過濾器 | 袋式中效過濾器 |
|---|---|---|
| 更換次數 | 4次 | 1次 |
| 年度總能耗（kWh） | 5680 | 4920 |
| 單位麵積能耗 | 0.28 kWh/m² | 0.24 kWh/m² |
結果表明，盡管袋式過濾器初始壓降較高，但由於更換頻率低、壓降增長慢，其全年綜合能耗反而低於板式過濾器。
四、維護成本對比分析
4.1 更換頻率與人工成本
| 類型 | 推薦更換周期 | 更換次數（年） | 單次更換工時（h） | 人工成本（元/次） |
|---|---|---|---|---|
| 板式中效過濾器 | 3 ~ 6個月 | 2 ~ 4次 | 0.5 | 150 |
| 袋式中效過濾器 | 6 ~ 12個月 | 1 ~ 2次 | 1.0 | 300 |
從表中可以看出，板式過濾器更換頻率高，雖然單次人工成本較低，但年度總人工費用往往更高。
4.2 材料成本對比
| 類型 | 單個價格（元） | 年度總材料成本（元） |
|---|---|---|
| 板式中效過濾器 | 150 ~ 200 | 600 ~ 800 |
| 袋式中效過濾器 | 400 ~ 600 | 400 ~ 600 |
袋式過濾器單價較高，但由於更換次數少，年度材料成本與板式基本持平甚至更低。
4.3 故障率與維修成本
據清華大學暖通研究所2019年發表的研究論文《中效空氣過濾器運行經濟性研究》，板式過濾器因頻繁更換和壓降波動較大，容易引起風機過載、係統失衡等問題，導致故障率上升。
| 類型 | 故障率（次/年） | 維修成本（元/年） |
|---|---|---|
| 板式中效過濾器 | 2.5 | 800 |
| 袋式中效過濾器 | 0.8 | 300 |
由此可見，袋式過濾器在運行穩定性方麵更具優勢，間接降低了係統的運維支出。
五、適用場景與選型建議
5.1 板式中效過濾器適用場景
- 空間受限的小型設備（如風機盤管、小型空調箱）；
- 對初期投資敏感、運行周期短的項目；
- 汙染負荷較低的辦公、商業環境。
5.2 袋式中效過濾器適用場景
- 大風量係統（如中央空調主機、潔淨車間）；
- 對空氣質量要求高且維護不便的區域；
- 長期運行項目，追求全生命周期成本優。
5.3 選型決策模型
建立一個基於“年綜合成本”的評估模型，包括能耗、材料、人工及維修四項：
| 成本項 | 板式中效過濾器（元/年） | 袋式中效過濾器（元/年） |
|---|---|---|
| 能耗成本 | 1427 | 2040 |
| 材料成本 | 700 | 500 |
| 人工成本 | 600 | 300 |
| 維修成本 | 800 | 300 |
| 年綜合成本 | 3527 | 3140 |
注：能耗成本按每度電1.2元計，年運行時間按8000小時計算。
從該模型可見，盡管袋式過濾器在能耗方麵稍遜一籌，但其在其他方麵的成本節約使其年綜合成本更低，更適合長期穩定運行的係統。
六、國內外研究現狀綜述
6.1 國內研究
- 《暖通空調》2020年第5期指出，袋式過濾器因其更高的容塵能力和更穩定的壓降曲線，在大型公共建築中應用更為廣泛。
- 清華大學建築學院2019年研究表明，袋式過濾器的單位容塵成本僅為板式的60%，具有更高的性價比。
6.2 國外研究
- ASHRAE Journal（2021）指出：“The bag filter’s lower maintenance frequency and higher dust holding capacity make it more suitable for high-efficiency HVAC systems.”（袋式過濾器更低的維護頻率和更高的容塵能力使其更適合高效HVAC係統。）
- 英國CIBSE Guide B（2020版）推薦在商用樓宇中優先選用袋式過濾器，以降低運營成本並提升係統可靠性。
七、結論（不作結語，請讀者自行總結）
參考文獻
- GB50243-2016，《通風與空調工程施工質量驗收規範》
- ASHRAE Standard 52.2-2017, "Method of Testing General Ventilation Air-Cleaning Devices for Removal Efficiency by Particle Size"
- 《建築節能》2021年第6期，“中效過濾器在辦公樓中的能耗實測分析”
- 清華大學暖通研究所，《中效空氣過濾器運行經濟性研究》，2019年
- ASHRAE Journal, “Air Filtration Efficiency and System Performance”, May 2021
- CIBSE Guide B: Heating, Ventilating, Air Conditioning and Refrigeration Systems and Equipment, 2020 Edition
- 百度百科，“空氣過濾器”，http://baike.baidu.com/item/空氣過濾器
（全文完）
