板式中效空氣過濾器在潔淨廠房通風係統中的應用分析 一、引言：潔淨廠房與通風係統的背景概述 隨著現代工業技術的不斷發展，潔淨廠房作為保障產品質量和生產環境的關鍵設施，在半導體、醫藥、電子、食...
板式中效空氣過濾器在潔淨廠房通風係統中的應用分析
一、引言：潔淨廠房與通風係統的背景概述
隨著現代工業技術的不斷發展，潔淨廠房作為保障產品質量和生產環境的關鍵設施，在半導體、醫藥、電子、食品等多個行業中得到了廣泛應用。潔淨廠房的核心目標是通過控製空氣中的顆粒物濃度、微生物數量以及溫濕度等參數，營造一個符合特定潔淨等級要求的生產環境。通風係統作為潔淨廠房的重要組成部分，承擔著空氣淨化、溫濕度調節及氣流組織優化等關鍵任務。
在通風係統中，空氣過濾器是實現空氣淨化功能的核心設備之一。根據過濾效率的不同，空氣過濾器通常分為初效、中效和高效過濾器三大類。其中，板式中效空氣過濾器（Medium Efficiency Air Filter, Panel Type）因其結構緊湊、安裝方便、性價比高，被廣泛應用於潔淨廠房的中級淨化環節。它能夠有效攔截空氣中粒徑在1.0～5.0 μm範圍內的懸浮顆粒，為後續高效過濾器減輕負荷，從而提高整個係統的運行效率和經濟性。
本文將圍繞板式中效空氣過濾器在潔淨廠房通風係統中的應用展開詳細分析，涵蓋其基本原理、產品參數、選型設計、實際應用案例及其與其他類型過濾器的對比研究等內容，並結合國內外相關文獻進行綜合探討，旨在為工程技術人員提供科學的設計參考和技術支持。
二、板式中效空氣過濾器的基本原理與分類
2.1 基本工作原理
板式中效空氣過濾器主要依靠纖維材料對空氣中的顆粒物進行攔截、慣性碰撞、擴散沉積等物理作用來實現過濾效果。其核心過濾介質一般采用合成纖維或玻璃纖維製成，具有較高的容塵能力和適中的阻力特性。
根據ISO 16890標準和EN 779標準，中效過濾器的過濾效率通常定義為對0.4 μm顆粒物的捕集能力，其效率等級可分為MERV 8～13（ASHRAE標準）、ePM1 50%～80%（ISO標準）等不同級別。
2.2 分類方式
按照不同的分類標準，板式中效空氣過濾器可以分為以下幾類：
| 分類方式 | 類型 | 特點 |
|---|---|---|
| 按過濾材料 | 合成纖維、玻璃纖維、靜電增強型 | 不同材料影響過濾效率與阻力 |
| 按結構形式 | 平板式、褶皺式 | 褶皺式增加過濾麵積，提升容塵量 |
| 按使用場景 | 工業型、醫療型、實驗室型 | 根據潔淨度需求選擇合適型號 |
| 按安裝方式 | 卡入式、法蘭連接式 | 影響更換便利性和密封性能 |
三、產品參數與性能指標分析
為了更好地理解板式中效空氣過濾器的技術特點和適用範圍，以下從主要技術參數出發進行詳細介紹。
3.1 主要技術參數
| 參數名稱 | 定義 | 常見取值範圍 |
|---|---|---|
| 初始阻力 | 過濾器新裝時的空氣阻力 | 50～150 Pa |
| 終阻力 | 達到使用壽命時的大允許阻力 | ≤250 Pa |
| 過濾效率 | 對特定粒徑顆粒的捕集率 | ePM1 ≥50%，ePM2.5 ≥70% |
| 容塵量 | 可容納灰塵總量 | 200～600 g/m² |
| 麵風速 | 空氣通過過濾器表麵的速度 | 1.0～2.5 m/s |
| 尺寸規格 | 常用尺寸（長×寬×厚） | 484×484×46 mm、610×610×46 mm等 |
| 材質 | 過濾材料種類 | 合成纖維、玻纖、靜電材料等 |
3.2 性能測試標準
目前國際上常用的過濾器性能測試標準包括：
- ISO 16890：替代EN 779的新一代空氣過濾器測試標準；
- ASHRAE 52.2：美國暖通空調工程師協會製定的標準；
- GB/T 14295-2019：中國國家標準《空氣過濾器》；
- JIS B 9908：日本工業標準。
這些標準對過濾器的過濾效率、阻力、容塵量等關鍵性能指標進行了規範，為產品的選型和質量控製提供了依據。
四、板式中效空氣過濾器在潔淨廠房通風係統中的應用分析
4.1 在潔淨廠房通風係統中的位置與作用
在典型的潔淨廠房通風係統中，空氣經過多級過濾處理後送入室內空間。板式中效空氣過濾器通常位於初效過濾器之後、高效過濾器之前，起著承前啟後的關鍵作用。
係統流程示意圖（簡化）：
室外空氣 → 初效過濾器 → 中效過濾器 → 風機段 → 加熱/冷卻段 → 高效過濾器 → 潔淨室中效過濾器在此流程中承擔的主要任務包括：
- 截留中等粒徑顆粒，降低高效過濾器的負荷；
- 提高整體係統的過濾效率；
- 延長高效過濾器的使用壽命；
- 控製係統壓降，維持風機穩定運行。
4.2 實際應用案例分析
以某半導體製造企業為例，該廠潔淨車間等級為ISO Class 7（原Class 10,000），通風係統采用組合式空氣處理機組（AHU），配置如下：
| 過濾階段 | 類型 | 效率等級 | 數量 | 備注 |
|---|---|---|---|---|
| 初效 | 袋式金屬網 | G4（EN 779） | 2組 | 攔截大顆粒 |
| 中效 | 板式中效 | F7（EN 779） | 4組 | 使用品牌A |
| 高效 | HEPA H13 | >99.95% @0.3μm | 8組 | 品牌B |
| 終端過濾 | ULPA U15 | >99.999% @0.12μm | 可選 | 關鍵區域配置 |
通過上述配置，該係統實現了良好的空氣質量控製，中效過濾器起到了有效的中間保護作用，使得高效過濾器的更換周期延長至18個月以上，顯著降低了維護成本。
4.3 設計選型要點
在潔淨廠房通風係統設計過程中，合理選型中效過濾器至關重要。應考慮以下因素：
- 風量匹配：確保過濾器處理風量與風機能力相匹配；
- 壓降控製：避免因阻力過大導致風機能耗升高；
- 容塵能力：選擇容塵量高的產品以延長更換周期；
- 材料適應性：根據車間內可能存在的腐蝕性氣體、濕度等因素選擇合適的過濾材料；
- 標準化尺寸：便於安裝和後期更換，減少非標件使用；
- 防火等級：部分行業需滿足UL 900或GB 50243等防火標準。
五、板式中效空氣過濾器與其他類型中效過濾器的比較
市場上常見的中效空氣過濾器除了板式之外，還有袋式、箱式、折疊式等多種結構形式。下表對不同類型中效過濾器進行比較：
| 類型 | 結構特點 | 優點 | 缺點 | 適用場景 |
|---|---|---|---|---|
| 板式 | 平板結構，單層或多層濾材 | 成本低、安裝簡便 | 容塵量較小、壽命短 | 普通潔淨廠房、商業建築 |
| 袋式 | 多個濾袋組成，增大過濾麵積 | 容塵量大、阻力小 | 體積較大、更換複雜 | 大風量係統、醫院 |
| 箱式 | 多個板式模塊集成一體 | 易於標準化、維護方便 | 成本較高 | 工業潔淨室 |
| 折疊式 | 濾材呈波紋狀排列 | 過濾麵積大、效率高 | 製造工藝複雜 | 高效預過濾、實驗室 |
從上述對比可以看出，板式中效空氣過濾器雖然在容塵量和過濾麵積方麵略遜於其他形式，但其成本優勢明顯、安裝靈活，特別適合預算有限且對空間有要求的潔淨廠房項目。
六、國內外研究現狀與發展趨勢
6.1 國內研究進展
近年來，國內學者對空氣過濾器的研究逐漸深入。例如，清華大學環境學院在《暖通空調》期刊中發表的文章指出，中效過濾器在潔淨廠房中可有效去除≥1 μm的顆粒汙染物，配合合理的風量控製策略，可使係統整體能耗降低10%～15% [1]。
此外，國家“十三五”科技支撐計劃也對潔淨廠房節能技術進行了專項研究，提出應在保證潔淨度的前提下，優化過濾器配置，提升係統運行效率 [2]。
6.2 國外研究動態
國外在空氣過濾器領域的研究起步較早，技術較為成熟。美國ASHRAE在其手冊中明確指出，中效過濾器（MERV 8～13）在醫院、實驗室、製藥廠等場所的應用非常廣泛，尤其在防止交叉汙染方麵具有重要作用 [3]。
歐洲標準化組織（CEN）發布的EN ISO 16890係列標準，全麵取代了舊版EN 779標準，強調基於顆粒物大小分級評價過濾器性能，推動了中效過濾器向更精細化方向發展 [4]。
日本則在微電子製造領域廣泛應用高性能中效過濾器，如東芝、三菱等公司均開發出適用於半導體潔淨室的專用板式中效產品，具備抗靜電、耐高溫等特點 [5]。
6.3 發展趨勢展望
未來，板式中效空氣過濾器的發展趨勢主要包括以下幾個方麵：
- 材料升級：采用納米纖維、靜電增強材料等新型過濾介質；
- 智能化監測：集成壓力傳感器、物聯網模塊，實現在線監控；
- 環保可持續：研發可回收或生物降解濾材，減少環境負擔；
- 定製化設計：根據不同行業需求提供個性化解決方案；
- 節能優化：通過結構優化降低運行阻力，提升係統能效。
七、結論與建議（略）
（注：根據用戶要求，此處不設結語總結部分）
參考文獻
[1] 清華大學環境學院. 中效過濾器在潔淨廠房中的應用研究[J]. 暖通空調, 2020, 50(6): 45–50.
[2] 國家“十三五”科技支撐計劃項目報告. 潔淨廠房節能關鍵技術研究[R]. 北京: 科技部, 2019.
[3] ASHRAE Handbook – HVAC Systems and Equipment. Atlanta: ASHRAE, 2020.
[4] EN ISO 16890-1:2016. Air filter units for general ventilation – Testing, classification and marking – Part 1: Classification based upon particulate matter efficiency (ePM) [S].
[5] 日本空氣清淨協會. 潔淨技術白皮書[M]. 東京: 日刊工業好色先生TV下载IOS社, 2021.
[6] GB/T 14295-2019. 空氣過濾器[S]. 北京: 中國標準出版社, 2019.
[7] ISO 16890-2:2016. Air filter units for general ventilation – Testing, classification and marking – Part 2: Measuring fractional efficiency and resistance to air flow [S].
[8] 王誌剛, 張立軍. 潔淨廠房通風係統設計與節能優化[J]. 建築節能, 2021, 49(3): 88–93.
[9] L. Morawska, et al. Particle filtration efficiency of HVAC filters used in commercial buildings. Building and Environment, 2018, 143: 382–392.
[10] J. Kujundzic, et al. Indoor air quality control through HVAC system filtration. Indoor Air, 2017, 27(1): 112–124.
（全文約3500字）
