从HEPA到ULPA：高效风口过滤器效率等级详解 在空气净化领域，高效空气过滤器（High-Efficiency Particulate Air Filter, HEPA）和超低穿透空气过滤器（Ultra-Low Penetration Air Filter, ULPA）是保障...
从HEPA到ULPA：高效风口过滤器效率等级详解
在空气净化领域，高效空气过滤器（High-Efficiency Particulate Air Filter, HEPA）和超低穿透空气过滤器（Ultra-Low Penetration Air Filter, ULPA）是保障空气质量、控制微粒污染的关键设备。它们广泛应用于医院手术室、实验室、制药车间、电子洁净厂房等对空气洁净度要求极高的场所。随着工业技术的发展和人们对健康环境需求的提升，关于HEPA与ULPA过滤器的分类、标准、性能参数及应用场景的研究日益深入。
本文将系统梳理高效风口过滤器的效率等级体系，重点介绍HEPA与ULPA的区别、产品参数、国际国内标准，并结合实际应用案例进行分析，旨在为工程设计、采购选型及维护管理提供全面参考。
一、高效风口过滤器概述
高效风口过滤器是一种用于去除空气中悬浮颗粒物的装置，其核心功能是通过滤材捕集0.1~5μm范围内的微粒。根据过滤效率的不同，通常分为HEPA和ULPA两大类。
1.1 定义与基本原理
- HEPA（High Efficiency Particulate Air Filter）：指在额定风量下，对直径≥0.3μm的颗粒物过滤效率不低于99.97%的空气过滤器。
- ULPA（Ultra Low Penetration Air Filter）：指在相同测试条件下，对≥0.12μm颗粒的过滤效率不低于99.999%的空气过滤器。
两者的区别主要体现在：
| 项目 | HEPA | ULPA |
|---|---|---|
| 颗粒尺寸 | ≥0.3μm | ≥0.12μm |
| 过滤效率 | ≥99.97% | ≥99.999% |
| 穿透率 | ≤0.03% | ≤0.001% |
| 应用场景 | 医疗、生物安全二级实验室 | 生物安全三级以上实验室、半导体洁净间 |
来源：ASHRAE Standard 52.2-2017；IEST-RP-CC001.4；《GB/T 13554-2020 高效空气过滤器》
1.2 结构组成
高效风口过滤器一般由以下几个部分构成：
- 滤芯材料：多采用玻璃纤维或合成纤维，具有高孔隙率和良好的机械强度；
- 框架结构：常用铝合金、镀锌钢板或塑料材质；
- 密封材料：硅胶或聚氨酯密封条，确保气密性；
- 出风口导向板：优化气流分布，减少涡流和压损。
二、国际与国内标准体系对比
高效过滤器的标准体系主要包括ISO、IEC、ASHRAE、EN以及中国国家标准等。以下为几个主要标准的对比：
| 标准名称 | 发布机构 | 主要内容 | 适用对象 |
|---|---|---|---|
| ISO 45001 | 国际标准化组织 | 职业健康安全管理体系 | 工厂、实验室 |
| ASHRAE 52.2 | 美国采暖制冷空调工程师协会 | 颗粒物过滤效率测试方法 | HVAC系统 |
| IEST-RP-CC001.4 | 美国环境科学与技术学会 | HEPA/ULPA安装与检测规范 | 洁净室 |
| EN 1822 | 欧洲标准委员会 | HEPA/ULPA分级标准 | 欧洲市场 |
| GB/T 13554-2020 | 中华人民共和国国家标准化管理委员会 | HEPA制造与检验标准 | 国内生产与使用单位 |
其中，EN 1822是目前权威的高效过滤器分级标准之一，它将HEPA进一步细分为H10-H14，ULPA分为U15-U17，具体如下：
| 分级 | 测试粒子大小（μm） | 小过滤效率（%） | 对应穿透率（%） |
|---|---|---|---|
| H10 | 0.3 | 85 | 15 |
| H11 | 0.3 | 95 | 5 |
| H12 | 0.3 | 99.5 | 0.5 |
| H13 | 0.3 | 99.95 | 0.05 |
| H14 | 0.3 | 99.995 | 0.005 |
| U15 | 0.12 | 99.999 | 0.001 |
| U16 | 0.12 | 99.9995 | 0.0005 |
| U17 | 0.12 | 99.99995 | 0.00005 |
资料来源：EN 1822:2009 + A1:2015《Particulate air filters for general ventilation — Determination of the filtration efficiency and classification》
三、HEPA与ULPA的产品参数详解
为了便于比较，黄瓜视频免费观看以某品牌高效过滤器为例，列出其典型技术参数如下：
3.1 HEPA过滤器参数表
| 参数项 | 型号A | 型号B | 型号C |
|---|---|---|---|
| 尺寸（mm） | 610×610×90 | 484×484×90 | 305×305×69 |
| 初始阻力（Pa） | ≤220 | ≤200 | ≤180 |
| 额定风量（m³/h） | 1000 | 800 | 500 |
| 过滤效率（≥0.3μm） | ≥99.97% | ≥99.99% | ≥99.995% |
| 材质 | 玻璃纤维 | 合成纤维 | 复合材料 |
| 使用温度范围 | -10℃～80℃ | -10℃～70℃ | -20℃～60℃ |
| 认证标准 | EN 1822 H13 | ISO 45001 | GB/T 13554 |
3.2 ULPA过滤器参数表
| 参数项 | 型号X | 型号Y | 型号Z |
|---|---|---|---|
| 尺寸（mm） | 610×610×90 | 484×484×90 | 305×305×69 |
| 初始阻力（Pa） | ≤300 | ≤280 | ≤250 |
| 额定风量（m³/h） | 1000 | 800 | 500 |
| 过滤效率（≥0.12μm） | ≥99.999% | ≥99.9995% | ≥99.9999% |
| 材质 | 超细玻璃纤维 | PTFE涂层纤维 | 多层复合膜 |
| 使用温度范围 | -10℃～80℃ | -10℃～70℃ | -20℃～60℃ |
| 认证标准 | EN 1822 U15 | ISO 45001 | GB/T 13554 |
说明：上述数据来源于某知名品牌官网及产品说明书，供参考。
四、HEPA与ULPA的应用场景对比
高效过滤器的选择需根据使用环境对空气洁净度的要求来决定。不同行业对空气洁净等级有明确规定，如《GB 50073-2013 洁净厂房设计规范》中规定了各类洁净室的空气洁净度等级标准。
4.1 不同洁净等级对应过滤器类型
| 洁净等级（ISO） | 典型应用 | 推荐过滤器类型 |
|---|---|---|
| ISO Class 8 | 普通生产车间 | F7-F9初效+HEPA |
| ISO Class 7 | 实验室、包装车间 | F7-F9初效+HEPA H13 |
| ISO Class 6 | 制药车间、医疗器械装配 | F7-F9初效+HEPA H14 |
| ISO Class 5 | 半导体封装、生物安全三级实验室 | F7-F9初效+ULPA U15 |
| ISO Class 4 | 芯片制造、疫苗研发实验室 | F7-F9初效+ULPA U16-U17 |
资料来源：GB 50073-2013《洁净厂房设计规范》；ISO 14644-1:2015《Cleanrooms and associated controlled environments — Part 1: Classification and monitoring of air cleanliness by particle concentration》
4.2 典型应用案例
（1）医院手术室净化系统
某三甲医院新建手术部采用“三级过滤”系统：
- 初效：G4级金属网过滤器；
- 中效：F7袋式过滤器；
- 高效：HEPA H14型风口过滤器；
- 控制目标：达到ISO Class 6（百级）洁净度。
该系统运行一年后实测数据显示，PM0.3粒子浓度稳定在<10个/L，符合临床手术环境要求。
（2）芯片制造洁净车间
某半导体企业晶圆生产线洁净区采用双ULPA过滤系统：
- 初效+F7中效+ULPA U17；
- 空气洁净度达到ISO Class 4；
- 每小时换气次数>60次；
- 温湿度控制精度±0.5℃，±3%RH。
此配置可有效控制纳米级颗粒污染，保证芯片良品率。
五、高效风口过滤器的测试与认证流程
高效过滤器的性能评估需经过严格的测试程序，包括初始阻力、容尘量、过滤效率、泄漏检测等。
5.1 主要测试方法
| 测试项目 | 测试方法 | 标准依据 |
|---|---|---|
| 初始阻力 | 风速计测量法 | ASHRAE 52.2 |
| 过滤效率 | 光散射法、粒子计数法 | EN 1822 |
| 泄漏检测 | 扫描检漏法（DOP法） | IEST-RP-CC001.4 |
| 容尘量 | 称重法 | JIS B 9927 |
5.2 认证流程图解
样品准备 → 性能测试（效率、阻力等） → 泄漏检测 → 报告生成 → 提交认证申请 → 专家评审 → 颁发证书5.3 国内外认证机构一览
| 机构名称 | 所属国家 | 认证范围 |
|---|---|---|
| TÜV SÜD | 德国 | CE认证、EN 1822 |
| NSF International | 美国 | HEPA医疗用途认证 |
| CMA/CNAS | 中国 | 国家计量认证、实验室认可 |
| Intertek | 英国 | ULPA产品出口认证 |
| SGS | 瑞士 | 全球通用质量认证 |
六、高效风口过滤器的选型与维护要点
6.1 选型考虑因素
在选择高效风口过滤器时，应综合考虑以下因素：
- 洁净度等级要求：确定所需过滤效率（HEPA/ULPA）；
- 风量与风速匹配：避免压降过大影响系统效率；
- 空间限制：风口尺寸、安装方式是否适配；
- 温湿度适应性：某些特殊场合需耐高温或高湿；
- 使用寿命与成本：长期运行下的更换周期与经济性；
- 环保与回收：是否符合RoHS、REACH等环保法规。
6.2 维护与更换建议
高效过滤器属于一次性耗材，但合理维护可延长其使用寿命：
- 定期检查压差：当压差超过初始值2倍时应考虑更换；
- 扫描检漏：每季度进行一次DOP扫描，发现泄漏及时处理；
- 清洁外框：防止积灰造成二次污染；
- 记录运行数据：建立维护档案，便于追踪寿命与故障趋势。
参考文献
-
ASHRAE Standard 52.2-2017. Method of Testing General Ventilation Air-Cleaning Devices for Removal Efficiency by Particle Size. Atlanta: ASHRAE, 2017.
-
EN 1822:2009 + A1:2015. Particulate air filters for general ventilation — Determination of the filtration efficiency and classification. Brussels: CEN, 2015.
-
IEST-RP-CC001.4. Testing HEPA and ULPA Filters. Institute of Environmental Sciences and Technology, 2004.
-
GB/T 13554-2020. High-efficiency particulate air filter. Beijing: Standards Press of China, 2020.
-
GB 50073-2013. Code for design of clean rooms. Beijing: China Planning Press, 2013.
-
ISO 14644-1:2015. Cleanrooms and associated controlled environments — Part 1: Classification and monitoring of air cleanliness by particle concentration. Geneva: ISO, 2015.
-
日本工业标准JIS B 9927:2010. Testing methods for performance of high-efficiency particulate air filters.
-
王志刚, 张丽娟. 《空气净化与高效过滤器》. 北京: 化学工业出版社, 2018.
-
百度百科词条“HEPA过滤器”、“ULPA过滤器”，访问时间：2024年12月。
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