中效箱式空氣過濾器在中央空調係統中的應用與性能分析 一、引言：空氣淨化的重要性與中效箱式空氣過濾器的地位 隨著現代建築對空氣質量要求的不斷提高，中央空調係統作為保障室內環境舒適性與健康性的...
中效箱式空氣過濾器在中央空調係統中的應用與性能分析
一、引言：空氣淨化的重要性與中效箱式空氣過濾器的地位
隨著現代建築對空氣質量要求的不斷提高，中央空調係統作為保障室內環境舒適性與健康性的關鍵設備，其空氣淨化功能日益受到重視。空氣過濾器作為中央空調係統的重要組成部分，承擔著去除空氣中顆粒物、微生物及有害氣體的任務，直接影響到係統的運行效率和室內空氣質量。
在眾多類型的空氣過濾器中，中效箱式空氣過濾器因其良好的過濾效率、適中的阻力特性以及較長的使用壽命，廣泛應用於商業建築、醫院、學校、寫字樓等場所的中央空調係統中。相較於初效過濾器（如G級）和高效過濾器（如HEPA），中效過濾器（F級）在過濾精度與能耗之間取得了較好的平衡，成為當前通風係統中不可或缺的一環。
本文將圍繞中效箱式空氣過濾器的基本結構、技術參數、在中央空調係統中的具體應用方式及其性能表現展開詳細分析，並結合國內外研究成果，探討其在實際工程中的優化配置與發展趨勢。
二、中效箱式空氣過濾器概述
2.1 定義與分類
中效箱式空氣過濾器是一種采用金屬或塑料框架支撐濾材的模塊化過濾裝置，通常用於捕集粒徑在1～5 μm範圍內的顆粒物。根據《GB/T 14295-2008 空氣過濾器》國家標準，中效過濾器主要分為以下幾類：
| 分類等級 | 過濾效率（計重法） | 額定風量下初始阻力（Pa） |
|---|---|---|
| F5 | ≥40% | ≤80 |
| F6 | ≥60% | ≤100 |
| F7 | ≥80% | ≤120 |
| F8 | ≥90% | ≤150 |
注：數據來源：GB/T 14295-2008《空氣過濾器》
其中，F5-F8為中效過濾器的典型分級標準，適用於中央空調係統的中間段過濾環節。
2.2 結構組成與工作原理
中效箱式過濾器通常由以下幾個部分構成：
- 外框材料：多為鍍鋅鋼板、鋁合金或ABS工程塑料；
- 濾材：常采用無紡布、玻璃纖維複合材料或靜電駐極材料；
- 支撐骨架：用於增強濾材的機械強度，防止塌陷；
- 密封條：確保安裝時的密封性能，防止旁通漏風。
其工作原理是通過物理攔截、慣性碰撞、擴散效應等方式捕捉空氣中的懸浮顆粒，達到淨化目的。
三、中效箱式空氣過濾器在中央空調係統中的應用
3.1 典型應用場景
中效箱式空氣過濾器廣泛應用於各類中央空調係統中，主要包括：
- 商業樓宇空調機組（AHU）
- 醫療機構新風係統
- 工業潔淨車間通風係統
- 學校、圖書館等公共建築通風係統
其作用主要是：
- 去除空氣中的花粉、塵埃、細菌孢子等中等粒徑顆粒；
- 減輕後端高效過濾器負擔，延長其使用壽命；
- 提高整體通風係統的能效比，降低維護成本。
3.2 在中央空調係統中的安裝位置
中效過濾器一般安裝在中央空調係統的“中段”位置，即位於初效過濾器之後、高效過濾器之前。如下圖所示為空調機組典型結構示意：
新風入口 → 初效過濾器 → 表冷器/加熱器 → 風機段 → 中效過濾器 → 加濕段 → 高效過濾器 → 送風口該布置方式可有效實現逐級過濾，提高整體係統運行穩定性。
3.3 典型應用案例
以某大型商場中央空調係統為例，其采用F7級別中效箱式過濾器，配合初效G4和高效H13組合使用，係統運行數據顯示：
| 指標 | 初效+中效組合 | 初效+中效+高效組合 |
|---|---|---|
| PM2.5去除率 | 82% | 99.95% |
| 係統總阻力 | 220 Pa | 380 Pa |
| 能耗增加幅度 | – | +15% |
| 更換周期 | 6個月 | 12個月 |
數據來源：中國暖通空調學會（CCHST）2021年會論文集
由此可見，中效過濾器在提升空氣質量的同時，也對係統能耗產生一定影響，需在設計階段進行合理權衡。
四、中效箱式空氣過濾器的主要性能指標與測試方法
4.1 關鍵性能參數
| 性能指標 | 定義說明 | 測試標準 |
|---|---|---|
| 初始阻力 | 新過濾器在額定風量下的壓降 | GB/T 14295 |
| 終止阻力 | 達到更換標準時的壓降 | 通常為初始阻力的2倍 |
| 過濾效率 | 對不同粒徑顆粒的捕集能力 | EN 779（歐洲）、ASHRAE 52.2（美國） |
| 容塵量 | 單位麵積可容納灰塵的大重量 | GB/T 14295 |
| 使用壽命 | 根據容塵量和運行時間綜合評估 | 實際工程經驗結合測試數據 |
| 材料阻燃性 | 是否符合防火安全標準 | GB 8624 |
4.2 國內外測試標準對比
| 測試項目 | 國內標準（GB/T 14295） | 歐洲標準（EN 779） | 美國標準（ASHRAE 52.2） |
|---|---|---|---|
| 過濾效率 | 計重法、計數法 | ePM1/ePM10 | MERV等級 |
| 阻力測試 | 額定風速下測壓差 | 同左 | 同左 |
| 容塵量 | 動態加載測試 | 自動稱重係統 | 稱重法 |
例如，在歐洲標準EN 779中，F7級別的過濾器ePM1效率應≥80%，而美國ASHRAE標準中對應的MERV 13等級具有相似的過濾性能。
五、中效箱式空氣過濾器的選型與配置建議
5.1 選型依據
選擇合適的中效箱式空氣過濾器應綜合考慮以下因素：
- 所處環境空氣質量狀況（PM濃度、濕度、汙染源類型）；
- 係統設計風量與風速；
- 安裝空間尺寸；
- 更換周期與維護成本；
- 係統節能需求；
- 防火等級要求。
5.2 推薦選型對照表
| 應用場景 | 推薦過濾等級 | 過濾效率（%） | 特點說明 |
|---|---|---|---|
| 辦公樓 | F7 | ≥80 | 平衡性能與成本 |
| 醫院病房 | F8 | ≥90 | 高效攔截細菌孢子與細顆粒 |
| 工廠車間 | F6-F7 | 60-80 | 成本敏感，適合粉塵較多環境 |
| 學校教室 | F7 | ≥80 | 提升學生呼吸健康 |
| 高端酒店 | F7-F8 | 80-90 | 提高客戶舒適度與滿意度 |
數據來源：ASHRAE Handbook of HVAC Applications, 2020；中國建築科學研究院《民用建築通風設計規範》
5.3 配置建議
- 風速控製：推薦過濾麵風速控製在2.0~2.5 m/s範圍內，以減少阻力損失；
- 並聯安裝：對於大風量係統，建議采用多台中效過濾器並聯布置；
- 定期監測：安裝壓差報警裝置，及時掌握過濾器堵塞情況；
- 預處理措施：可在前段加設預冷/除濕裝置，避免濾材受潮失效。
六、中效箱式空氣過濾器的性能比較與實驗研究
6.1 不同品牌產品性能對比（以國內主流廠商為例）
| 品牌 | 型號 | 過濾等級 | 初始阻力（Pa） | 容塵量（g/m²） | 材料類型 |
|---|---|---|---|---|---|
| 蘇州科德 | KDF7-500 | F7 | 95 | 420 | 靜電駐極無紡布 |
| 上海藍星 | LXF7-600 | F7 | 100 | 400 | 玻璃纖維複合 |
| 天津泰達 | TDF8-500 | F8 | 130 | 380 | 靜電駐極+玻纖 |
| 深圳綠源 | LYF7-600 | F7 | 90 | 450 | 多層複合無紡布 |
數據來源：各廠家公開技術手冊（2023版）
從上述數據可以看出，不同品牌的中效過濾器在初始阻力、容塵量等方麵存在差異，用戶可根據自身係統條件進行選擇。
6.2 實驗研究結果
根據清華大學建築學院於2022年發表的研究《中效過濾器在商用空調係統中的性能評估》，在模擬辦公環境中對F7級別中效過濾器進行了為期一年的實測，結果如下：
| 參數 | 初始值 | 6個月後 | 12個月後 |
|---|---|---|---|
| 過濾效率 | 82% | 78% | 73% |
| 阻力上升 | 95 Pa | 160 Pa | 220 Pa |
| PM2.5去除率 | 85% | 80% | 75% |
研究表明，中效過濾器在使用過程中其過濾效率隨時間下降，且阻力顯著上升，因此建議在6-8個月內進行更換或清洗。
七、中效箱式空氣過濾器的節能與環保潛力分析
7.1 節能效果評估
合理的中效過濾器配置可顯著提升空調係統的整體能效。根據《ASHRAE Journal》2021年刊載的一項研究，在一個典型的辦公樓空調係統中，采用F7級別中效過濾器替代原有F5產品後，係統能耗降低了約8%，同時室內PM2.5濃度下降了25%。
7.2 環保材料與可回收性
近年來，越來越多廠商開始采用可回收材料製造中效過濾器，如：
- 可降解無紡布；
- 再生塑料外框；
- 低VOC粘合劑。
此外，部分企業已推出“濾芯更換+外殼重複使用”的環保模式，減少資源浪費。
八、結語（略）
參考文獻
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GB/T 14295-2008. 空氣過濾器[S]. 北京: 中國標準出版社, 2008.
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ASHRAE Standard 52.2-2017. Method of Testing General Ventilation Air-Cleaning Devices for Removal Efficiency by Particle Size[S].
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清華大學建築學院. 中效過濾器在商用空調係統中的性能評估[J]. 暖通空調, 2022, 52(10): 45-52.
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中國建築科學研究院. 民用建築通風設計規範（征求意見稿）[R], 2023.
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蘇州科德公司官網. http://www.kedfilter.com, 2023.
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上海藍星環保科技有限公司. 產品技術手冊[R], 2023.
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ASHRAE Journal. Energy Impact of Filter Selection in Commercial HVAC Systems[J]. 2021.
-
中國暖通空調學會（CCHST）. 2021年學術年會論文集[C]. 北京: 中國建築工業出版社, 2021.
-
百度百科詞條：空氣過濾器 [EB/OL]. http://baike.baidu.com/item/%E7%A9%BA%E6%B0%94%E8%BF%87%E6%BB%A4%E5%99%A8/6148448, 2024-04.
（全文共計約3500字）
