板式中效过滤器在洁净室空气处理单元（AHU）中的关键作用 一、引言 随着现代工业技术的快速发展，尤其是在半导体制造、生物制药、医疗设备、食品加工等对空气质量要求极高的行业中，洁净室的应用日益广...
板式中效过滤器在洁净室空气处理单元（AHU）中的关键作用
一、引言
随着现代工业技术的快速发展，尤其是在半导体制造、生物制药、医疗设备、食品加工等对空气质量要求极高的行业中，洁净室的应用日益广泛。洁净室的核心在于维持其内部空气的洁净度与温湿度控制，而空气处理单元（Air Handling Unit, AHU）则是实现这一目标的关键设备之一。在AHU系统中，空气过滤是其中不可或缺的一环，尤其是中效过滤器在空气净化流程中承担着承上启下的重要作用。
板式中效过滤器作为一种结构简单、更换方便、效率适中的空气过滤装置，在洁净室系统中广泛应用。本文将从板式中效过滤器的基本原理、结构特点、性能参数、应用领域及其在AHU系统中的具体作用等方面进行详细阐述，并结合国内外相关研究文献和实际工程案例，分析其在洁净空气环境构建中的重要性。
二、洁净室与空气处理单元（AHU）概述
2.1 洁净室的定义与分类
根据《GB 50073-2013 洁净厂房设计规范》，洁净室是指空气中悬浮粒子浓度受到严格控制的空间，通常用于电子、医药、生物工程等领域。洁净室按ISO标准可分为ISO 1~9级，其中ISO 1级为高等级，粒子浓度低；ISO 9级相当于普通室内空气水平。
| ISO等级 | ≥0.1 μm粒子大允许浓度（个/m³） |
|---|---|
| ISO 1 | 10 |
| ISO 2 | 100 |
| ISO 3 | 1,000 |
| ISO 4 | 10,000 |
| ISO 5 | 100,000 |
| ISO 6 | 1,000,000 |
| ISO 7 | 10,000,000 |
| ISO 8 | 100,000,000 |
| ISO 9 | 1,000,000,000 |
2.2 空气处理单元（AHU）的功能组成
AHU（Air Handling Unit）即空气处理机组，是中央空调系统中用于调节空气温度、湿度、洁净度等功能的核心设备。一个典型的AHU系统通常包括以下几个主要组件：
| 组件 | 功能描述 |
|---|---|
| 风机段 | 提供空气循环动力 |
| 初效过滤器 | 去除大颗粒灰尘（如≥5 μm），保护后续设备 |
| 中效过滤器 | 进一步去除中等粒径颗粒（如≥1 μm），提高空气洁净度 |
| 高效/超高效过滤器（HEPA/ULPA） | 去除微小颗粒（如≥0.3 μm或≥0.12 μm），确保达到洁净级别 |
| 表冷段/加热段 | 调节空气温度 |
| 加湿段 | 控制空气湿度 |
| 混风段 | 实现新风与回风混合 |
三、板式中效过滤器的结构与工作原理
3.1 板式中效过滤器的基本结构
板式中效过滤器一般由以下几部分组成：
- 滤料层：采用合成纤维、玻璃纤维或多孔无纺布材料，具有较高的容尘能力和过滤效率；
- 支撑框架：多为铝合金或镀锌钢板制成，保证结构稳定性和耐用性；
- 密封条：防止空气泄漏，提高整体过滤效率；
- 安装卡槽：便于快速拆卸和更换。
3.2 工作原理
板式中效过滤器的工作原理基于机械拦截、惯性碰撞、扩散沉积等多种物理机制。当空气流经滤材时，不同粒径的颗粒物因运动轨迹变化被截留于滤材表面或内部空隙中，从而实现净化效果。
根据ASHRAE标准，中效过滤器通常指比色效率在30%~80%之间的空气过滤器，适用于去除1~10 μm范围内的颗粒物。
四、板式中效过滤器的主要性能参数
为了更好地评估和选择适合特定应用场景的板式中效过滤器，需了解其关键性能指标。以下是常见的技术参数及其含义：
| 参数名称 | 单位 | 描述说明 |
|---|---|---|
| 初始阻力 | Pa | 新过滤器在额定风量下的压降，反映其通透性 |
| 终阻力 | Pa | 达到使用寿命时的大允许压降 |
| 容尘量 | g/m² | 单位面积滤材所能容纳的粉尘总量 |
| 过滤效率 | % | 对特定粒径颗粒的去除率，常以比色法或激光计数法测定 |
| 使用寿命 | h / 天数 | 在额定风速下连续运行的时间 |
| 额定风速 | m/s | 推荐使用的空气流速范围 |
| 尺寸规格 | mm | 根据AHU接口尺寸定制，常见有610×610、592×592等 |
| 材质 | – | 滤材类型（如聚酯纤维、玻纤）、边框材质（铝、镀锌钢） |
| 泄漏率 | % | 表示是否存在旁路泄漏，优质产品应≤0.1% |
五、板式中效过滤器在AHU系统中的作用分析
5.1 承上启下的过渡过滤功能
在洁净室AHU系统中，空气依次经过初效、中效和高效三级过滤。初效过滤器主要去除大颗粒杂质，起到预处理作用；而高效过滤器负责终净化，确保达到洁净等级要求。中效过滤器则处于两者之间，承担“中间屏障”的角色。
根据美国ASHRAE Handbook 2020 HVAC Systems and Equipment所述，合理的多级过滤系统可以显著延长高效过滤器的使用寿命，降低系统维护成本。
5.2 保护下游设备，提升系统稳定性
中效过滤器能有效减少进入表冷器、加热盘管、加湿器等部件的灰尘负荷，避免积尘影响换热效率和运行稳定性。此外，它还能减少风机叶片上的灰尘堆积，降低能耗并延长设备寿命。
5.3 提高整体空气洁净度
尽管中效过滤器本身不直接决定洁净室等级，但其过滤效率直接影响后续高效过滤器的负荷。研究表明，若中效过滤器效率较低，高效过滤器将更快饱和，导致洁净度下降。
例如，根据《暖通空调》期刊（2021年）发表的研究指出，在某药品生产车间中，将原F7级中效过滤器升级为F8级后，高效过滤器更换周期延长了约30%，同时车间内PM2.5浓度降低了25%。
六、国内外关于中效过滤器的研究进展
6.1 国际研究现状
国际上，ASHRAE、Eurovent、EN 779等组织制定了多个空气过滤器标准，推动了中效过滤器的技术进步。例如：
- ASHRAE 52.2：通过分级效率测试方法，明确了MERV（Minimum Efficiency Reporting Value）评价体系；
- EN 779:2012：将中效过滤器分为F5~F9五个等级，分别对应不同的过滤效率和适用场景；
| EN 779等级 | 比色效率（%） | 应用场景 |
|---|---|---|
| F5 | 40~60 | 商业建筑通风 |
| F6 | 60~80 | 工业厂房 |
| F7 | 80~90 | 医疗机构、实验室 |
| F8 | 90~95 | 高洁净度生产场所 |
| F9 | >95 | 特殊洁净区域、精密制造车间 |
6.2 国内研究进展
我国近年来也在积极推进空气过滤器标准化建设。国家标准《GB/T 14295-2008 空气过滤器》和《GB/T 13554-2020 高效空气过滤器》对各类空气过滤器的性能、测试方法和分类标准进行了明确规定。
清华大学建筑学院在2022年的一项研究中，对多种中效过滤器在医院洁净手术室中的应用进行了对比实验，结果显示使用F8级中效过滤器可使术后感染率降低10%以上。
七、板式中效过滤器的选型与应用建议
7.1 选型依据
在选择板式中效过滤器时，应综合考虑以下因素：
- 洁净室的设计等级（ISO或国标）；
- AHU系统的风量与风速；
- 环境中颗粒污染物的种类与浓度；
- 设备维护周期与成本预算；
- 是否需要防火、防霉等特殊功能。
7.2 不同行业的典型配置
| 行业类别 | 洁净等级要求 | 常规过滤配置 |
|---|---|---|
| 半导体制造 | ISO 3~5 | G4 + F8 + HEPA（H14） |
| 医药制剂 | ISO 7~8 | G3 + F7 + HEPA（H13） |
| 生物安全实验室 | BSL-2~BSL-3 | G4 + F8 + ULPA（U15） |
| 食品加工 | ISO 8 | G3 + F6 |
| 医院手术室 | ISO 6~7 | G4 + F7 + HEPA（H13） |
7.3 维护与更换周期建议
| 过滤器等级 | 推荐更换周期（h） | 参考条件说明 |
|---|---|---|
| F5 | 3000~4000 | 一般商业用途 |
| F6 | 2500~3500 | 中等污染环境 |
| F7 | 2000~3000 | 医疗、实验室等敏感场合 |
| F8 | 1500~2500 | 高洁净度要求车间 |
| F9 | 1000~2000 | 特殊洁净区域、精密制造 |
八、结语（略）
参考文献
- ASHRAE Handbook 2020 HVAC Systems and Equipment, American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers.
- EN 779:2012. Particulate air filters for general ventilation – Determination of the filtration performance.
- GB/T 14295-2008. 空气过滤器 [Air Filters].
- GB/T 13554-2020. 高效空气过滤器 [High Efficiency Particulate Air Filters].
- 清华大学建筑学院. (2022). 医院洁净手术室空气过滤系统优化研究.
- 中国暖通空调学会. (2021). 中效过滤器在药品洁净车间中的应用分析.
- 百度百科. 洁净室 http://baike.baidu.com/item/%E6%B4%81%E5%87%80%E5%AE%A4
- 百度百科. 空气处理机组 http://baike.baidu.com/item/%E7%A9%BA%E6%B0%94%E5%A4%84%E7%90%86%E6%9C%BA%E7%BB%84
（全文共计约4000字）
