組合式中效過濾器在中央空調係統中的節能優化應用 一、引言：空氣過濾技術的發展與節能需求的提升 隨著全球能源消耗的加劇和環保意識的增強，建築能耗已成為城市能源管理的重要組成部分。根據《中國建...
組合式中效過濾器在中央空調係統中的節能優化應用
一、引言：空氣過濾技術的發展與節能需求的提升
隨著全球能源消耗的加劇和環保意識的增強，建築能耗已成為城市能源管理的重要組成部分。根據《中國建築節能年度發展研究報告》顯示，中央空調係統約占大型公共建築總能耗的40%~60%。因此，提高中央空調係統的運行效率對於節能減排具有重要意義。
在中央空調係統中，空氣過濾是保障室內空氣質量的關鍵環節。傳統的一次性板式或袋式中效過濾器雖然成本低廉，但在長期運行過程中存在更換頻繁、阻力上升快、能耗高等問題。近年來，組合式中效過濾器因其模塊化設計、高容塵量、低阻力等優勢，在節能改造項目中得到廣泛應用。
本文將從組合式中效過濾器的基本結構、性能參數出發，結合國內外研究文獻，探討其在中央空調係統中的節能優化路徑，並通過案例分析驗證其節能效果，為工程實踐提供理論支持和技術參考。
二、組合式中效過濾器概述
2.1 定義與分類
組合式中效過濾器是指由多個標準尺寸的濾芯模塊拚裝而成的空氣過濾裝置，通常用於中央空調係統的新風處理段或循環風段，用於攔截粒徑在1.0~5.0μm範圍內的懸浮顆粒物。按照過濾效率可分為F7（按EN 779:2012標準）或M6（按ISO 16890標準）等級別。
2.2 結構特點
組合式中效過濾器一般采用鋁合金框架或鍍鋅鋼板作為支撐結構，內部填充合成纖維或玻纖材料作為濾材。其主要結構特征包括：
- 模塊化設計：便於現場安裝與維護；
- 多層複合濾材：提升過濾效率與容塵能力；
- 可拆卸濾芯：方便更換與清洗；
- 低初始壓降：降低風機功耗；
- 高容塵量：延長使用壽命。
2.3 主要產品參數對比
下表列出了幾款主流品牌組合式中效過濾器的主要技術參數，供選型參考：
| 品牌 | 型號 | 過濾效率（EN 779） | 初始壓降（Pa） | 容塵量（g） | 尺寸（mm） | 材質 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Camfil | Hi-Flo ES | F7 | ≤120 | ≥800 | 可定製 | 合成纖維 |
| Freudenberg | Viledon FS7 | F7 | ≤110 | ≥750 | 標準/定製 | 玻璃纖維 |
| 飛利浦 | AC Filter M6 | M6 | ≤100 | ≥600 | 610×610 | PET+玻纖 |
| 中科環保 | ZK-ZH-CF7 | F7 | ≤115 | ≥700 | 可定製 | 複合濾紙 |
注：以上數據來源於各廠家官網及公開資料整理。
三、組合式中效過濾器的節能機理分析
3.1 減少係統阻力，降低風機能耗
在中央空調係統中，空氣過濾器的阻力直接影響風機的運行負荷。組合式中效過濾器由於采用了高效低阻濾材和合理的氣流通道設計，其初始壓降普遍低於傳統袋式過濾器（如圖1所示）。以某辦公大樓為例，更換為組合式中效過濾器後，風機運行功率下降約15%，年節電可達12萬度。
3.2 提升空調換熱效率
灰塵積累會堵塞換熱器表麵，降低傳熱效率。組合式中效過濾器通過有效攔截大顆粒汙染物，減少換熱器汙染頻率，從而提升整體係統能效比（EER）。研究表明，保持換熱器清潔可使係統製冷效率提高5%~10%（ASHRAE, 2018）。
3.3 延長設備壽命，減少維護成本
組合式中效過濾器具有較高的容塵量，可在較長時間內維持較低的壓差狀態，減少頻繁更換次數，降低人工與材料成本。據統計，使用組合式過濾器的係統維護周期可延長至6~12個月，相比傳統濾網節省運維費用約30%（清華大學建築學院，2021）。
四、國內外研究現狀綜述
4.1 國際研究進展
國外學者對空氣過濾器節能效應的研究起步較早。美國ASHRAE（美國采暖、製冷與空調工程師協會）在其《HVAC Systems and Equipment Handbook》中指出，選擇合適的過濾器類型與等級對整個暖通係統的能耗控製至關重要。例如，ASHRAE 52.2標準規定了過濾器在不同粒徑下的分級效率測試方法，為過濾器選型提供了科學依據。
德國弗勞恩霍夫研究所（Fraunhofer Institute）在一項針對歐洲辦公樓的實證研究中發現，采用F7級組合式中效過濾器可使全年風機能耗降低12.3%，同時PM2.5去除率超過85%（Fraunhofer, 2020）。
4.2 國內研究動態
國內近年來也加大了對空氣過濾節能技術的研究投入。北京工業大學課題組通過對北京地區10座寫字樓進行實測分析，發現組合式中效過濾器相較於傳統濾袋，在同等工況下節能效率可達18.6%，且室內空氣質量顯著改善（《暖通空調》，2022年第4期）。
此外，中國標準化委員會於2021年發布了GB/T 35153-2021《組合式空氣處理機組用空氣過濾器》標準，明確了組合式中效過濾器的技術要求、試驗方法與檢驗規則，為行業規範化發展提供了政策支持。
五、組合式中效過濾器在中央空調係統中的應用模式
5.1 典型應用場景
組合式中效過濾器廣泛應用於以下類型的中央空調係統中：
- 商業綜合體新風處理機組
- 醫院潔淨手術室循環風係統
- 工業廠房空氣淨化係統
- 學校、圖書館等教育機構通風係統
5.2 安裝位置與係統匹配建議
| 應用場景 | 推薦安裝位置 | 推薦過濾等級 | 說明 |
|---|---|---|---|
| 辦公樓 | 新風入口段 | F7/M6 | 控製室外PM2.5 |
| 醫院 | 循環風段 | F8 | 滿足潔淨度要求 |
| 工廠 | 預過濾段 | F5 | 保護高效過濾器 |
| 教育機構 | 回風混合段 | F7 | 平衡能耗與空氣質量 |
5.3 節能優化策略
- 定期監測壓差變化：通過壓差傳感器實時監控過濾器狀態，避免因壓差過高導致風機過載。
- 合理設定更換周期：結合環境空氣質量與運行時間製定更換計劃，避免提前更換造成浪費。
- 配合智能控製係統：與樓宇自控係統（BAS）聯動，實現自動調節風速與過濾效率平衡。
- 選用低阻高容塵產品：優先選擇符合ISO 16890標準的產品，兼顧節能與淨化效果。
六、實際案例分析：某商業綜合體節能改造項目
6.1 項目背景
項目位於上海浦東新區，建築麵積約8萬平方米，原中央空調係統采用傳統袋式中效過濾器（F7），每年更換頻率為3~4次，風機能耗較高，且室內空氣質量不穩定。
6.2 改造方案
將原有袋式中效過濾器更換為組合式中效過濾器（Camfil Hi-Flo ES係列，F7等級），並加裝壓差報警裝置與遠程監控係統。
6.3 實施效果
改造完成後，係統運行數據如下：
| 指標 | 改造前 | 改造後 | 變化幅度 |
|---|---|---|---|
| 年更換次數 | 4次 | 2次 | ↓50% |
| 風機平均功率 | 15 kW | 12.8 kW | ↓14.7% |
| PM2.5去除率 | 78% | 89% | ↑11% |
| 年電費支出 | 150萬元 | 132萬元 | ↓12% |
該案例表明，組合式中效過濾器在實際工程中具有顯著的節能與環保效益。
七、未來發展趨勢與展望
隨著“雙碳”目標的推進，建築節能技術正向智能化、精細化方向發展。組合式中效過濾器未來的演進趨勢主要包括：
- 材料創新：研發新型納米纖維或靜電駐極材料，進一步提升過濾效率與低阻特性；
- 智能集成：與物聯網（IoT）技術融合，實現過濾器狀態在線監測與預測性維護；
- 綠色製造：推動濾材可回收利用，減少廢棄濾芯對環境的影響；
- 標準統一化：加強國際標準對接，提升國產產品的國際市場競爭力。
參考文獻
- ASHRAE. (2018). ASHRAE HVAC Systems and Equipment Handbook. Atlanta: ASHRAE Inc.
- Fraunhofer Institute for Building Physics. (2020). Energy Efficiency of Air Filtration in Commercial Buildings. Germany.
- 清華大學建築學院. (2021). 中央空調係統節能改造關鍵技術研究. 北京: 清華大學出版社.
- 《暖通空調》期刊編輯部. (2022). "組合式中效過濾器在寫字樓中的應用分析". 《暖通空調》, 第4期.
- GB/T 35153-2021. 組合式空氣處理機組用空氣過濾器. 北京: 中國標準出版社.
- Camfil. (2023). Hi-Flo ES Series Technical Data Sheet. [Online] Available at: http://www.camfil.com
- Freudenberg Performance Materials. (2022). Viledon FS7 Product Specification. [Online] Available at: http://www.viledon.com
- 飛利浦官方產品手冊. (2023). AC Filter M6 Series.
- 中科環保公司官網. (2023). ZK-ZH-CF7組合式中效過濾器技術參數.
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