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板式中效过滤器在洁净室空气处理单元(AHU)中的关键作用

城南二哥2025-06-05 10:41:35抗菌面料资讯6来源:抗菌_抗菌布料_抗菌面料网

板式中效过滤器在洁净室空气处理单元(AHU)中的关键作用

一、引言

随着现代工业技术的快速发展,尤其是在半导体制造、生物制药、医疗设备、食品加工等对空气质量要求极高的行业中,洁净室的应用日益广泛。洁净室的核心在于维持其内部空气的洁净度与温湿度控制,而空气处理单元(Air Handling Unit, AHU)则是实现这一目标的关键设备之一。在AHU系统中,空气过滤是其中不可或缺的一环,尤其是中效过滤器在空气净化流程中承担着承上启下的重要作用。

板式中效过滤器作为一种结构简单、更换方便、效率适中的空气过滤装置,在洁净室系统中广泛应用。本文将从板式中效过滤器的基本原理、结构特点、性能参数、应用领域及其在AHU系统中的具体作用等方面进行详细阐述,并结合国内外相关研究文献和实际工程案例,分析其在洁净空气环境构建中的重要性。


二、洁净室与空气处理单元(AHU)概述

2.1 洁净室的定义与分类

根据《GB 50073-2013 洁净厂房设计规范》,洁净室是指空气中悬浮粒子浓度受到严格控制的空间,通常用于电子、医药、生物工程等领域。洁净室按ISO标准可分为ISO 1~9级,其中ISO 1级为高等级,粒子浓度低;ISO 9级相当于普通室内空气水平。

ISO等级 ≥0.1 μm粒子大允许浓度(个/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 空气处理单元(AHU)的功能组成

AHU(Air Handling Unit)即空气处理机组,是中央空调系统中用于调节空气温度、湿度、洁净度等功能的核心设备。一个典型的AHU系统通常包括以下几个主要组件:

组件 功能描述
风机段 提供空气循环动力
初效过滤器 去除大颗粒灰尘(如≥5 μm),保护后续设备
中效过滤器 进一步去除中等粒径颗粒(如≥1 μm),提高空气洁净度
高效/超高效过滤器(HEPA/ULPA) 去除微小颗粒(如≥0.3 μm或≥0.12 μm),确保达到洁净级别
表冷段/加热段 调节空气温度
加湿段 控制空气湿度
混风段 实现新风与回风混合

三、板式中效过滤器的结构与工作原理

3.1 板式中效过滤器的基本结构

板式中效过滤器一般由以下几部分组成:

  • 滤料层:采用合成纤维、玻璃纤维或多孔无纺布材料,具有较高的容尘能力和过滤效率;
  • 支撑框架:多为铝合金或镀锌钢板制成,保证结构稳定性和耐用性;
  • 密封条:防止空气泄漏,提高整体过滤效率;
  • 安装卡槽:便于快速拆卸和更换。

3.2 工作原理

板式中效过滤器的工作原理基于机械拦截、惯性碰撞、扩散沉积等多种物理机制。当空气流经滤材时,不同粒径的颗粒物因运动轨迹变化被截留于滤材表面或内部空隙中,从而实现净化效果。

根据ASHRAE标准,中效过滤器通常指比色效率在30%~80%之间的空气过滤器,适用于去除1~10 μm范围内的颗粒物。


四、板式中效过滤器的主要性能参数

为了更好地评估和选择适合特定应用场景的板式中效过滤器,需了解其关键性能指标。以下是常见的技术参数及其含义:

参数名称 单位 描述说明
初始阻力 Pa 新过滤器在额定风量下的压降,反映其通透性
终阻力 Pa 达到使用寿命时的大允许压降
容尘量 g/m² 单位面积滤材所能容纳的粉尘总量
过滤效率 % 对特定粒径颗粒的去除率,常以比色法或激光计数法测定
使用寿命 h / 天数 在额定风速下连续运行的时间
额定风速 m/s 推荐使用的空气流速范围
尺寸规格 mm 根据AHU接口尺寸定制,常见有610×610、592×592等
材质 滤材类型(如聚酯纤维、玻纤)、边框材质(铝、镀锌钢)
泄漏率 % 表示是否存在旁路泄漏,优质产品应≤0.1%

五、板式中效过滤器在AHU系统中的作用分析

5.1 承上启下的过渡过滤功能

在洁净室AHU系统中,空气依次经过初效、中效和高效三级过滤。初效过滤器主要去除大颗粒杂质,起到预处理作用;而高效过滤器负责终净化,确保达到洁净等级要求。中效过滤器则处于两者之间,承担“中间屏障”的角色。

根据美国ASHRAE Handbook 2020 HVAC Systems and Equipment所述,合理的多级过滤系统可以显著延长高效过滤器的使用寿命,降低系统维护成本。

5.2 保护下游设备,提升系统稳定性

中效过滤器能有效减少进入表冷器、加热盘管、加湿器等部件的灰尘负荷,避免积尘影响换热效率和运行稳定性。此外,它还能减少风机叶片上的灰尘堆积,降低能耗并延长设备寿命。

5.3 提高整体空气洁净度

尽管中效过滤器本身不直接决定洁净室等级,但其过滤效率直接影响后续高效过滤器的负荷。研究表明,若中效过滤器效率较低,高效过滤器将更快饱和,导致洁净度下降。

例如,根据《暖通空调》期刊(2021年)发表的研究指出,在某药品生产车间中,将原F7级中效过滤器升级为F8级后,高效过滤器更换周期延长了约30%,同时车间内PM2.5浓度降低了25%。


六、国内外关于中效过滤器的研究进展

6.1 国际研究现状

国际上,ASHRAE、Eurovent、EN 779等组织制定了多个空气过滤器标准,推动了中效过滤器的技术进步。例如:

  • ASHRAE 52.2:通过分级效率测试方法,明确了MERV(Minimum Efficiency Reporting Value)评价体系;
  • EN 779:2012:将中效过滤器分为F5~F9五个等级,分别对应不同的过滤效率和适用场景;
EN 779等级 比色效率(%) 应用场景
F5 40~60 商业建筑通风
F6 60~80 工业厂房
F7 80~90 医疗机构、实验室
F8 90~95 高洁净度生产场所
F9 >95 特殊洁净区域、精密制造车间

6.2 国内研究进展

我国近年来也在积极推进空气过滤器标准化建设。国家标准《GB/T 14295-2008 空气过滤器》和《GB/T 13554-2020 高效空气过滤器》对各类空气过滤器的性能、测试方法和分类标准进行了明确规定。

清华大学建筑学院在2022年的一项研究中,对多种中效过滤器在医院洁净手术室中的应用进行了对比实验,结果显示使用F8级中效过滤器可使术后感染率降低10%以上。


七、板式中效过滤器的选型与应用建议

7.1 选型依据

在选择板式中效过滤器时,应综合考虑以下因素:

  • 洁净室的设计等级(ISO或国标);
  • AHU系统的风量与风速;
  • 环境中颗粒污染物的种类与浓度;
  • 设备维护周期与成本预算;
  • 是否需要防火、防霉等特殊功能。

7.2 不同行业的典型配置

行业类别 洁净等级要求 常规过滤配置
半导体制造 ISO 3~5 G4 + F8 + HEPA(H14)
医药制剂 ISO 7~8 G3 + F7 + HEPA(H13)
生物安全实验室 BSL-2~BSL-3 G4 + F8 + ULPA(U15)
食品加工 ISO 8 G3 + F6
医院手术室 ISO 6~7 G4 + F7 + HEPA(H13)

7.3 维护与更换周期建议

过滤器等级 推荐更换周期(h) 参考条件说明
F5 3000~4000 一般商业用途
F6 2500~3500 中等污染环境
F7 2000~3000 医疗、实验室等敏感场合
F8 1500~2500 高洁净度要求车间
F9 1000~2000 特殊洁净区域、精密制造

八、结语(略)


参考文献

  1. ASHRAE Handbook 2020 HVAC Systems and Equipment, American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers.
  2. EN 779:2012. Particulate air filters for general ventilation – Determination of the filtration performance.
  3. GB/T 14295-2008. 空气过滤器 [Air Filters].
  4. GB/T 13554-2020. 高效空气过滤器 [High Efficiency Particulate Air Filters].
  5. 清华大学建筑学院. (2022). 医院洁净手术室空气过滤系统优化研究.
  6. 中国暖通空调学会. (2021). 中效过滤器在药品洁净车间中的应用分析.
  7. 百度百科. 洁净室 https://baike.baidu.com/item/%E6%B4%81%E5%87%80%E5%AE%A4
  8. 百度百科. 空气处理机组 https://baike.baidu.com/item/%E7%A9%BA%E6%B0%94%E5%A4%84%E7%90%86%E6%9C%BA%E7%BB%84

(全文共计约4000字)

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