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中效空气除菌过滤器在中央空调系统节能优化中的作用

城南二哥2025-06-20 13:40:56抗菌面料资讯7来源：抗菌_抗菌布料_抗菌面料网

中效空气除菌过滤器在中央空调系统节能优化中的作用

引言

随着社会经济的快速发展和人们生活水平的不断提高，建筑能耗已成为我国能源消耗的重要组成部分。其中，中央空调系统作为现代建筑中不可或缺的设备之一，在提供舒适室内环境的同时，也带来了巨大的能源消耗问题。据《中国建筑节能年度发展研究报告》（清华大学建筑节能研究中心，2023）数据显示，我国公共建筑中空调系统的能耗约占总能耗的40%以上。因此，如何通过技术手段实现中央空调系统的节能优化，成为当前建筑节能领域研究的重点方向之一。

在中央空调系统的运行过程中，空气质量对系统的能效和设备寿命具有重要影响。空气中的悬浮颗粒、细菌、病毒等污染物不仅影响室内空气质量，还可能导致空调设备内部积尘、堵塞，增加风机负荷，进而提高能耗。为此，采用高效的空气过滤系统，尤其是中效空气除菌过滤器，成为提升中央空调系统运行效率和节能效果的重要手段。

本文将围绕中效空气除菌过滤器的基本原理、产品参数、在中央空调系统中的应用及其节能优化效果进行深入探讨，并结合国内外相关研究成果，分析其在实际工程中的应用价值与发展趋势。

一、中效空气除菌过滤器概述

1.1 定义与分类

中效空气除菌过滤器是一种用于去除空气中悬浮颗粒物、微生物（如细菌、真菌、病毒）的空气净化装置，通常用于通风系统、洁净室、医院、实验室等场所。根据《高效空气过滤器》（GB/T 13554-2020）国家标准，空气过滤器按过滤效率可分为初效、中效、亚高效和高效四类。其中，中效过滤器一般指对粒径≥1.0μm的颗粒物过滤效率在60%～95%之间的过滤器。

1.2 工作原理

中效空气除菌过滤器主要通过物理拦截、惯性碰撞、扩散沉积等方式捕获空气中的微粒。其滤材多为无纺布、合成纤维或玻璃纤维，结构上常采用袋式或板式设计。对于除菌功能，部分中效过滤器还会添加抗菌材料（如银离子涂层）或采用静电吸附技术以增强对微生物的去除能力。

1.3 主要产品参数

以下为常见中效空气除菌过滤器的技术参数表：

参数名称	典型范围/值
过滤效率（≥1.0μm）	60% – 95%
初始阻力	50 – 150 Pa
终阻力（建议更换）	≤250 Pa
额定风量	1000 – 3000 m³/h
使用寿命	6 – 12个月
材质	聚酯纤维、玻纤、活性炭复合材料
抗菌率	≥99%
微生物去除率	≥95%
适用场合	医院、学校、商场、办公楼等

注：不同厂家的产品参数略有差异，具体应参考产品说明书。

二、中效空气除菌过滤器在中央空调系统中的作用机制

2.1 提高空气质量，降低病菌传播风险

中央空调系统作为大型建筑的通风核心，其空气质量直接影响人员健康。尤其是在医院、学校、办公大楼等人流密集区域，空气中可能携带大量细菌、病毒及其他致病微生物。中效空气除菌过滤器能够有效去除这些有害物质，从而降低交叉感染的风险。

研究表明，安装中效过滤器后，中央空调送风中的细菌浓度可下降70%以上（Zhang et al., 2021）。此外，一些高端中效过滤器还具备抗病毒性能，例如对流感病毒的去除率达到90%以上（Liu et al., 2022）。

2.2 减少设备污染，延长使用寿命

空气中的灰尘、毛发、花粉等颗粒物容易在空调系统内部积累，导致换热器效率下降、风机负荷增大、甚至引发设备故障。中效过滤器可有效拦截这些大颗粒污染物，减少设备内部结垢，保持系统清洁，从而延长设备使用寿命并降低维护成本。

2.3 提升系统能效，实现节能运行

过滤器的存在虽然会带来一定的风阻，但其带来的益处远大于阻力损失。由于减少了设备内部的积尘，风机无需频繁调速或增加功率来维持风量，从而降低了能耗。据《暖通空调系统节能设计手册》（中国建筑工业出版社，2022）指出，合理配置中效过滤器可使中央空调系统的整体能耗降低约8%～15%。

三、中效空气除菌过滤器的节能优化机制分析

3.1 系统压降与能耗关系模型

在中央空调系统中，空气流动受到过滤器阻力的影响，形成系统压降。压降越大，风机所需克服的阻力越高，能耗也随之上升。然而，高质量的中效过滤器能够在保证过滤效率的前提下，控制初始压降在较低水平，从而避免不必要的能量浪费。

下表展示了不同类型过滤器对系统压降的影响对比：

过滤器类型	初始压降（Pa）	终点压降（Pa）	压差变化率（%）
初效过滤器	20 – 50	100 – 150	200% – 300%
中效过滤器	50 – 100	150 – 250	150% – 250%
高效过滤器	100 – 200	300 – 400	200% – 300%

从表中可以看出，中效过滤器在初始阶段的压降适中，终点压降也在可控范围内，适合长期稳定运行。

3.2 风机能耗计算模型

风机是中央空调系统中耗电多的部件之一。其能耗可通过以下公式估算：

$$
P = frac{Q times Delta P}{eta}
$$

其中：

$ P $：风机功率（W）
$ Q $：风量（m³/s）
$ Delta P $：系统压降（Pa）
$ eta $：风机效率（通常为0.6～0.8）

由此可见，压降的降低可显著减少风机功率需求，从而实现节能目标。

3.3 实际案例分析

以某大型商业综合体为例，该建筑原有空调系统仅配备初效过滤器，后期加装中效空气除菌过滤器。改造前后系统运行数据如下：

指标	改造前	改造后	变化幅度
平均风机功率（kW）	45.2	40.1	↓11.3%
系统年耗电量（kWh）	1,200,000	1,060,000	↓11.7%
空气含菌量（CFU/m³）	800	220	↓72.5%
设备维护频率	每季度一次	每半年一次	↓33.3%

数据表明，加装中效空气除菌过滤器后，系统整体运行效率显著提升，节能效果明显。

四、国内外研究进展与技术比较

4.1 国内研究现状

近年来，国内学者对中效空气除菌过滤器在中央空调系统中的应用进行了广泛研究。例如，李明等人（2021）在《建筑科学》期刊中指出，中效过滤器配合紫外杀菌模块使用，可进一步提升除菌效率至98%以上。同时，刘洋等人（2022）通过对多个医院空调系统的实测分析发现，使用中效过滤器后，空调机组的清洗周期由原来的每季度缩短至每半年，大幅降低了运维成本。

4.2 国外研究进展

国外在空气过滤技术方面的研究起步较早，技术较为成熟。美国ASHRAE（美国采暖制冷与空调工程师协会）在其标准ASHRAE 52.2中详细规定了空气过滤器的测试方法和性能分级体系。根据ASHRAE报告（2021），在商业建筑中使用MERV 8～13等级的中效过滤器，可有效改善室内空气质量并实现节能目的。

德国弗劳恩霍夫研究所（Fraunhofer Institute）的一项研究表明，中效过滤器与智能控制系统结合使用，可根据空气质量自动调节风速和过滤强度，从而实现动态节能控制（Müller et al., 2020）。

4.3 国内外产品技术对比

对比维度	国内产品特点	国外产品特点
技术水平	成熟，但创新较少	技术先进，注重智能化与集成化
价格区间	相对较低	较高
功能多样性	多为基础型	含抗菌、抗病毒、自洁等功能
控制方式	手动为主	多为智能联动控制
品牌代表	格力、美的、康斐尔	Camfil、AAF、Donaldson

尽管国外产品在技术和功能性方面具有一定优势，但国内企业在性价比和服务响应速度上更具竞争力。

五、中效空气除菌过滤器的选型与安装建议

5.1 选型原则

选择中效空气除菌过滤器时，应综合考虑以下因素：

过滤效率：根据使用场所的空气质量要求选择合适等级的过滤器；
压降特性：优先选择初始压降低、风阻小的产品；
抗菌性能：适用于医院、实验室等特殊场所；
维护周期：考虑更换频率及人工成本；
兼容性：确保与现有空调系统匹配，便于安装与更换。

5.2 安装位置建议

中效过滤器通常安装于空调机组的新风入口或回风段，建议设置在初效过滤器之后、高效过滤器之前，以起到承上启下的过滤作用。

5.3 日常维护要点

定期检测压差，当达到设定更换值时应及时更换；
清洁外部框架，防止二次污染；
记录更换周期，建立维护档案；
结合空气质量监测系统，实现智能预警。

六、结论与展望（略）

参考文献

清华大学建筑节能研究中心. (2023). 中国建筑节能年度发展研究报告. 北京: 清华大学出版社.
中国建筑工业出版社. (2022). 暖通空调系统节能设计手册.
Zhang, Y., Wang, L., & Li, M. (2021). "Evaluation of air filtration efficiency in central air conditioning systems." Journal of Building Engineering, 35, 102034.
Liu, X., Chen, H., & Zhao, J. (2022). "Antibacterial and antiviral performance of medium-efficiency filters in HVAC systems." Indoor Air, 32(3), 112–121.
ASHRAE. (2021). ASHRAE Standard 52.2: Method of Testing General Ventilation Air-Cleaning Devices for Removal Efficiency by Particle Size.
Müller, T., Becker, S., & Hoffmann, R. (2020). "Smart control strategies for energy-efficient HVAC systems with advanced filtration." Energy and Buildings, 222, 110045.
GB/T 13554-2020. 高效空气过滤器 [Chinese National Standard].