绿色建筑标准下高效空气过滤器的选择要点 引言 在绿色建筑日益受到重视的今天，空气质量已成为衡量建筑环境质量的重要指标之一。高效空气过滤器（High-Efficiency Particulate Air Filter，简称HEPA）...
绿色建筑标准下高效空气过滤器的选择要点
引言
在绿色建筑日益受到重视的今天，空气质量已成为衡量建筑环境质量的重要指标之一。高效空气过滤器（High-Efficiency Particulate Air Filter，简称HEPA）作为空气净化系统的核心组件，在提升室内空气质量、降低能耗以及保障居住者健康方面发挥着至关重要的作用。随着《绿色建筑评价标准》（GB/T 50378-2019）等国内规范的不断完善，对空气过滤系统的性能要求也日趋严格。与此同时，国际上如美国ASHRAE标准、欧洲EN 1822标准等也为高效空气过滤器的选型提供了重要参考依据。因此，在绿色建筑背景下，如何科学合理地选择高效空气过滤器成为建筑设计和运维中的关键环节。本文将围绕高效空气过滤器的技术参数、适用场景、能效比、维护成本等方面展开分析，并结合国内外相关标准及研究文献，为绿色建筑中高效空气过滤器的选型提供全面指导。
一、高效空气过滤器的基本原理与分类
1.1 高效空气过滤器的定义
高效空气过滤器是指对粒径≥0.3 μm的颗粒物具有至少99.97%过滤效率的空气过滤装置。根据美国能源部（DOE）的标准，HEPA过滤器必须满足这一基本要求，而超高效空气过滤器（ULPA）则进一步提高了过滤效率，通常可达99.999%以上。
1.2 高效空气过滤器的工作原理
高效空气过滤器主要依靠以下几种机制实现颗粒物的捕集：
- 拦截效应（Interception）：当颗粒物接近纤维表面时被吸附并滞留；
- 惯性沉积（Impaction）：较大颗粒因气流方向改变而撞击纤维并被捕获；
- 扩散效应（Diffusion）：微小颗粒受布朗运动影响，更容易接触并附着于纤维表面；
- 静电吸附（Electrostatic Attraction）：部分高效过滤材料带有静电，可增强对细小颗粒的捕集能力。
1.3 高效空气过滤器的分类
根据过滤效率、结构形式和应用场景，高效空气过滤器可分为以下几类：
| 分类方式 | 类型 | 特点 |
|---|---|---|
| 过滤效率 | HEPA（99.97%） | 常用于医院、实验室、洁净室等高洁净度场所 |
| ULPA（99.999%） | 更高的过滤效率，适用于半导体、生物制药等精密制造行业 | |
| 结构形式 | 板式高效过滤器 | 结构简单，适用于空间有限的场合 |
| 袋式高效过滤器 | 容尘量大，适合长时间运行的HVAC系统 | |
| 折叠式高效过滤器 | 过滤面积大，压降较低，广泛应用于中央空调系统 | |
| 应用领域 | 医疗级高效过滤器 | 满足ISO 14644-1 Class 5标准，适用于手术室、ICU病房等 |
| 工业级高效过滤器 | 适用于电子厂、制药厂、食品加工厂等 |
二、绿色建筑标准对高效空气过滤器的要求
2.1 国内绿色建筑标准概述
中国现行的《绿色建筑评价标准》（GB/T 50378-2019）由住房和城乡建设部发布，该标准从“安全耐久、健康舒适、生活便利、资源节约、环境宜居”五个维度对绿色建筑进行综合评价。其中，在“健康舒适”章节中，明确提出了对室内空气质量的控制要求，包括PM2.5浓度、CO₂浓度、VOCs含量等指标。高效空气过滤器作为空气净化系统的关键设备，其性能直接影响到这些指标的达标情况。
此外，《公共建筑节能设计标准》（GB 50189-2023）也对空气处理系统的能效提出了具体要求，强调在保证空气品质的前提下，应优先选用低阻力、高效率的空气过滤器，以降低风机能耗，提高整体系统的能效水平。
2.2 国际绿色建筑标准对比
国际上，LEED（Leadership in Energy and Environmental Design）、BREEAM（Building Research Establishment Environmental Assessment Method）和WELL建筑标准等均对空气过滤系统的性能提出相应要求。例如：
- LEED v4.1 中“Indoor Environmental Quality”评分项要求采用MERV 13或更高等级的空气过滤器，以有效去除PM2.5等有害颗粒物；
- WELL v2 标准则进一步要求建筑配备HEPA级过滤系统，确保室内空气清洁度达到WHO空气质量标准；
- BREEAM UK New Construction 2018 中也提到，采用高效空气过滤系统可获得更高的“Health & Wellbeing”评分。
表2展示了国内外绿色建筑标准对空气过滤器的主要技术要求：
| 标准名称 | 对空气过滤器的要求 | 相关评分项/章节 |
|---|---|---|
| GB/T 50378-2019 | 室内空气质量需符合《室内空气质量标准》（GB/T 18883），鼓励使用HEPA级过滤器 | 健康舒适 |
| GB 50189-2023 | 新风系统应配置高效过滤装置，降低风机能耗 | 公共建筑节能 |
| LEED v4.1 | 使用MERV 13及以上等级空气过滤器，改善室内空气质量 | IEQ Credit: Enhanced Indoor Air Quality |
| WELL v2 | 要求安装HEPA级空气过滤系统，确保PM2.5去除率≥95% | Feature A01: Air Filtration |
| BREEAM UK NC 2018 | 推荐采用高效空气过滤系统，提升室内空气质量得分 | Health & Wellbeing Category |
三、高效空气过滤器选型的关键技术参数
3.1 初始效率与容尘量
高效空气过滤器的初始效率决定了其对空气中颗粒物的去除能力。不同等级的HEPA过滤器在不同粒径下的过滤效率如下表所示：
| HEPA等级 | ISO 45001标准（EN 1822） | 小过滤效率（0.3 μm） | 适用场所 |
|---|---|---|---|
| H10 | E10 | ≥85% | 商场、写字楼等普通商业空间 |
| H11 | E11 | ≥95% | 学校、医院门诊楼等 |
| H13 | E13 | ≥99.95% | 手术室、实验室、洁净车间 |
| H14 | E14 | ≥99.995% | 半导体厂、生物制药等高洁净区域 |
除了初始效率外，容尘量也是衡量高效空气过滤器使用寿命的重要指标。容尘量越高，意味着过滤器可在更长时间内保持稳定的过滤性能，减少更换频率，从而降低维护成本。
3.2 压降与能效比
高效空气过滤器的压降（Pressure Drop）是影响空调系统能耗的重要因素。较高的压降会导致风机功率增加，进而提高运行成本。因此，在满足过滤效率的前提下，应优先选择压降较低的产品。
以下为不同类型的高效空气过滤器在额定风速下的典型压降范围：
| 过滤器类型 | 初始压降（Pa） | 终态压降（Pa） | 备注 |
|---|---|---|---|
| 板式高效过滤器 | 100~150 | 200~250 | 结构紧凑，适用于小型机组 |
| 袋式高效过滤器 | 80~120 | 180~220 | 容尘量大，适合长期运行 |
| 折叠式高效过滤器 | 70~100 | 150~200 | 表面积大，压降较小，节能效果好 |
3.3 使用寿命与更换周期
高效空气过滤器的使用寿命取决于多个因素，包括初始效率、容尘量、空气污染程度、运行时间等。一般而言，高效空气过滤器的建议更换周期为1~3年，但在高污染环境中可能需要更频繁更换。
以下为不同类型高效空气过滤器的平均使用寿命参考值：
| 过滤器类型 | 平均使用寿命（小时） | 建议更换周期（年） | 适用环境 |
|---|---|---|---|
| 板式高效过滤器 | 10,000~15,000 | 1~2 | 办公楼、商场等常规应用 |
| 袋式高效过滤器 | 15,000~20,000 | 2~3 | 医院、洁净室等高洁净需求场所 |
| 折叠式高效过滤器 | 20,000~25,000 | 2~3 | 工业厂房、数据中心等大型通风系统 |
四、高效空气过滤器在绿色建筑中的应用策略
4.1 不同建筑类型的适用方案
不同类型的绿色建筑对空气过滤器的需求存在差异，应根据建筑用途、人员密度、污染物来源等因素进行针对性选型。以下为常见建筑类型对应的高效空气过滤器推荐方案：
| 建筑类型 | 空气质量要求 | 推荐过滤器类型 | 过滤效率等级 | 典型应用场景 |
|---|---|---|---|---|
| 医疗建筑 | 极高 | ULPA/H14 | ≥99.995% | 手术室、ICU病房、无菌制剂车间 |
| 教育建筑 | 高 | HEPA/H13 | ≥99.95% | 教室、图书馆、实验楼 |
| 商业办公建筑 | 中高 | HEPA/H11~H12 | ≥95% | 写字楼、会议室、商场 |
| 工业厂房 | 高 | HEPA/H13~H14 | ≥99.95% | 半导体厂、生物制药厂、食品厂 |
| 住宅建筑 | 中 | MERV 13~16 或HEPA | ≥90%~99.95% | 高端住宅、别墅、养老社区 |
4.2 与其他空气净化技术的协同应用
高效空气过滤器虽能有效去除颗粒物，但对于挥发性有机化合物（VOCs）、细菌病毒等微生物污染物的去除能力有限。因此，在绿色建筑中，通常会将其与以下技术配合使用，以实现更全面的空气净化效果：
- 活性炭吸附：用于去除甲醛、苯系物等VOCs；
- 紫外线杀菌（UV-C）：杀灭空气中的细菌、病毒；
- 负离子发生器：提升空气质量，抑制PM2.5扩散；
- 光催化氧化（PCO）：分解有害气体，提高净化效率。
以下为常见空气净化技术的优缺点比较：
| 净化技术 | 优点 | 缺点 | 是否推荐搭配HEPA使用 |
|---|---|---|---|
| 活性炭吸附 | 成本低，去除VOCs能力强 | 吸附饱和后易释放污染物 | 是 |
| UV-C杀菌 | 杀菌效果显著，无化学残留 | 对颗粒物无效，需定期更换灯管 | 是 |
| 负离子发生器 | 改善空气质量，抑制PM2.5 | 可能产生臭氧，需控制浓度 | 是 |
| 光催化氧化 | 分解有机污染物，长效净化 | 成本较高，需紫外光源支持 | 是 |
五、高效空气过滤器的品牌与市场现状
目前，国内外市场上主流的高效空气过滤器品牌包括：Camfil（瑞典）、AAF（美国）、Donaldson（美国）、MANN+HUMMEL（德国）、Sogefi Group（意大利）、快盈IV官网（中国）等。这些企业在产品性能、技术水平、售后服务等方面各具优势。
以下为部分知名品牌的高效空气过滤器产品参数对比：
| 品牌 | 产品系列 | 过滤效率 | 初始压降（Pa） | 容尘量（g/m²） | 适用风速（m/s） | 认证标准 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Camfil | Hi-Flo ES | ≥99.97% | 90 | 800 | 2.5 | EN 1822, ASHRAE 52.2 |
| AAF | MicroPlus XL | ≥99.95% | 100 | 750 | 2.0 | ISO 45001 |
| Donaldson | Torit HF | ≥99.99% | 110 | 900 | 2.5 | IEST-RP-CC001 |
| 快盈IV官网 | KF-H14 | ≥99.995% | 95 | 850 | 2.0 | GB/T 13554-2020 |
| MANN+HUMMEL | PureLine HEPA | ≥99.97% | 105 | 800 | 2.0 | VDI 3926 |
六、高效空气过滤器的维护与管理
6.1 日常监测与更换
高效空气过滤器的性能随使用时间逐渐下降，因此需要建立完善的监测与更换制度。常见的监测方法包括：
- 压差报警系统：通过测量过滤器前后压差判断是否达到终态压降；
- 空气质量传感器：实时监测PM2.5、PM10、VOCs等指标变化；
- 定期巡检：由专业技术人员检查过滤器状态，评估是否需要更换。
6.2 清洗与再利用
虽然大多数高效空气过滤器为一次性使用，但部分厂商已推出可清洗或可再生的高效过滤产品。例如，某些金属网结构的HEPA过滤器可通过高压水冲洗或真空吸尘恢复部分性能，但仍需注意清洗过程中可能导致的纤维损伤问题。
七、结语
高效空气过滤器在绿色建筑中扮演着不可或缺的角色，其选型不仅关系到室内空气质量的提升，还直接影响建筑的能耗水平和运营成本。通过综合考虑过滤效率、压降、容尘量、使用寿命及配套净化技术，可以为不同类型的绿色建筑制定合理的空气过滤解决方案。同时，结合国内外相关标准和研究文献，优化高效空气过滤器的应用策略，有助于推动绿色建筑向更高水平发展。
参考文献
- 中国住房和城乡建设部. 《绿色建筑评价标准》（GB/T 50378-2019）[S]. 北京：中国建筑工业出版社，2019.
- 中国住房和城乡建设部. 《公共建筑节能设计标准》（GB 50189-2023）[S]. 北京：中国建筑工业出版社，2023.
- U.S. Green Building Council. LEED v4.1 for Building Design and Construction [EB/OL]. http://www.usgbc.org/leed/v4-1, 2021.
- International WELL Building Institute. WELL Building Standard v2 [EB/OL]. http://wellcertified.com/well-v2/, 2022.
- BRE Global. BREEAM UK New Construction 2018 Technical Manual [EB/OL]. http://www.bre.co.uk/breeam, 2018.
- European Committee for Standardization. EN 1822-1:2021 – High efficiency air filters (HEPA and ULPA) [S]. Brussels: CEN, 2021.
- American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers. ASHRAE Standard 52.2-2017 [S]. Atlanta: ASHRAE, 2017.
- Camfil. Hi-Flo ES Product Specification Sheet [Z]. Sweden: Camfil AB, 2022.
- AAF Flanders. MicroPlus XL Technical Data [Z]. USA: AAF International, 2021.
- Donaldson Company. Torit HF HEPA Filters Brochure [Z]. USA: Donaldson, 2020.
- 快盈IV官网. KF-H14高效空气过滤器技术手册 [Z]. 中国：快盈IV官网有限公司，2023.
- Mann+Hummel. PureLine HEPA Filter Specifications [Z]. Germany: Mann+Hummel GmbH, 2021.
