如何根據風量選擇合適尺寸的中效過濾器 一、引言：空氣過濾係統中的關鍵角色——中效過濾器 在現代建築通風係統、工業潔淨廠房、醫院手術室以及空氣淨化設備中，空氣過濾係統是保障空氣質量的重要組成部...
如何根據風量選擇合適尺寸的中效過濾器
一、引言：空氣過濾係統中的關鍵角色——中效過濾器
在現代建築通風係統、工業潔淨廠房、醫院手術室以及空氣淨化設備中，空氣過濾係統是保障空氣質量的重要組成部分。其中，中效過濾器（Medium Efficiency Air Filter）作為空氣淨化流程中的關鍵環節，承擔著攔截較大顆粒物、保護高效過濾器、延長係統壽命等多重功能。
在實際應用中，中效過濾器的選擇不僅要考慮其過濾效率、材料性能和使用壽命，更重要的是要根據係統的風量需求來選擇合適的尺寸。如果中效過濾器選型不當，不僅會影響淨化效果，還可能導致係統能耗增加、運行成本上升，甚至影響整個空調係統的穩定性。
本文將圍繞“如何根據風量選擇合適尺寸的中效過濾器”這一主題展開深入探討，涵蓋中效過濾器的基本概念、性能參數、選型方法、計算公式、典型應用場景及國內外標準等內容，並通過圖表形式展示關鍵數據，幫助讀者全麵理解並掌握中效過濾器的合理選型方法。
二、中效過濾器概述
2.1 中效過濾器的定義與作用
根據《GB/T 14295-2008 空氣過濾器》國家標準，中效過濾器是指對粒徑大於等於1μm的粒子具有較高捕集效率的空氣過濾裝置，通常用於中央空調係統的一級或二級過濾，主要攔截如花粉、灰塵、細菌載體等中等大小的顆粒物。
相比初效過濾器（主要用於攔截大顆粒），中效過濾器具備更高的過濾精度；而相比高效（HEPA）或超高效（ULPA）過濾器，它又具備較低的阻力和較高的容塵量，適合用作預過濾或中間過濾環節。
2.2 中效過濾器的主要類型
目前市場上常見的中效過濾器主要有以下幾種類型：
| 類型 | 材料 | 特點 | 應用場景 |
|---|---|---|---|
| 袋式中效過濾器 | 合成纖維、玻璃纖維 | 風量大、容塵量高、阻力低 | 大型空調係統、工廠車間 |
| 板式中效過濾器 | 紙質、合成濾材 | 結構緊湊、更換方便 | 小型空調機組、潔淨室回風係統 |
| 折疊式中效過濾器 | 合成纖維、無紡布 | 過濾麵積大、效率高 | 醫療、電子行業等要求較高的環境 |
2.3 國內外標準與分級體係
不同國家和地區對中效過濾器的分類標準略有差異，以下是常見標準對比：
| 標準名稱 | 組織機構 | 分類方式 | 對應中效等級 |
|---|---|---|---|
| GB/T 14295-2008 | 中國國家標準 | 按效率劃分（G1~F9） | F5~F7 |
| EN 779:2012 | 歐洲標準 | 按Arrestance效率劃分 | M5~M6 |
| ASHRAE 52.2-2017 | 美國標準 | 按MERV等級劃分 | MERV 8~13 |
| ISO 16890 | 國際標準 | 按ePM1/ ePM2.5效率劃分 | ePM1 50%~70% |
這些標準為中效過濾器的選用提供了理論依據，尤其在跨國項目設計中尤為重要。
三、風量與中效過濾器選型的關係
3.1 風量的概念及其重要性
風量（Airflow Rate）是指單位時間內通過某一截麵的空氣體積，常用單位為立方米每小時（m³/h）。它是決定空氣處理設備容量、風機功率以及過濾器數量的關鍵參數。
在選擇中效過濾器時，必須確保其額定風量能夠滿足係統的實際運行風量，否則會導致：
- 過濾器壓差過大，增加風機負荷；
- 過濾效率下降，導致顆粒物穿透；
- 容塵量不足，縮短使用壽命；
- 增加維護頻率和運行成本。
3.2 影響風量的因素
| 因素 | 描述 |
|---|---|
| 房間體積 | 決定換氣次數，進而影響所需總風量 |
| 使用場所 | 不同場所對空氣質量要求不同，如醫院、實驗室需更高風量 |
| 設備配置 | 風機型號、管道布局、風口布置等都會影響風量分布 |
| 氣候條件 | 溫濕度變化可能影響空氣密度，從而影響實際風量 |
3.3 中效過濾器的額定風量與壓降曲線
每款中效過濾器都有其額定風量（Rated Airflow）與初始壓降（Initial Pressure Drop）的對應關係。一般來說，風量越大，壓降越高。製造商提供的技術手冊中會提供壓降-風量曲線圖，供選型參考。
例如，某品牌袋式中效過濾器的技術參數如下表所示：
| 型號 | 額定風量（m³/h） | 初始壓降（Pa） | 效率（EN 779） | 推薦使用場合 |
|---|---|---|---|---|
| MF-300 | 3000 | 80 | M6 | 商場、辦公樓 |
| MF-500 | 5000 | 90 | M6 | 工廠車間、醫院 |
| MF-800 | 8000 | 100 | M6 | 淨化車間、數據中心 |
四、中效過濾器選型步驟詳解
4.1 第一步：確定係統總風量
係統總風量可以通過以下公式估算：
$$
Q = V times n
$$
其中：
- $ Q $：係統總風量（m³/h）
- $ V $：房間體積（m³）
- $ n $：每小時換氣次數（次/h）
例如，一個麵積為200 m²，層高為3 m的會議室，若每小時需要換氣6次，則：
$$
Q = 200 times 3 times 6 = 3600, text{m}^3/text{h}
$$
4.2 第二步：確定過濾器效率等級
根據使用環境的不同，選擇適當的過濾效率等級。例如：
| 場所 | 推薦過濾等級（按EN 779） |
|---|---|
| 辦公樓 | M5~M6 |
| 醫院病房 | M6~F7 |
| 半導體工廠 | F7~F8 |
| 實驗室 | F7以上 |
4.3 第三步：計算所需過濾器數量
單個中效過濾器的額定風量已知後，可按下式計算所需數量：
$$
N = frac{Q}{q}
$$
其中：
- $ N $：所需過濾器數量（取整數）
- $ q $：單個過濾器額定風量（m³/h）
仍以上例為例，若選用額定風量為3000 m³/h的MF-300型中效過濾器，則：
$$
N = frac{3600}{3000} = 1.2 Rightarrow text{取2個}
$$
4.4 第四步：校核總壓降與風機能力
所有過濾器安裝後，其總壓降應不超過風機的設計餘壓範圍。假設每個MF-300型過濾器初始壓降為80 Pa，兩個並聯安裝，則總壓降仍為80 Pa（並聯情況下壓降不變）。若風機允許大壓降為200 Pa，則滿足要求。
五、典型工程案例分析
5.1 案例一：寫字樓中央空調係統
背景信息：
- 建築麵積：10000 m²
- 層高：3 m
- 換氣次數：6次/h
- 總風量：$ 10000 times 3 times 6 = 180000, text{m}^3/text{h} $
- 推薦過濾等級：M6
選型過程：
- 單台過濾器額定風量：5000 m³/h（MF-500）
- 所需數量：$ 180000 / 5000 = 36 $ 台
- 總壓降：90 Pa × 36 並聯 ⇒ 仍為90 Pa
- 風機餘壓：> 200 Pa，滿足要求
5.2 案例二：醫院潔淨手術室
背景信息：
- 麵積：60 m²
- 層高：2.8 m
- 換氣次數：25次/h
- 總風量：$ 60 times 2.8 times 25 = 4200, text{m}^3/text{h} $
- 推薦過濾等級：F7
選型過程：
- 單台過濾器額定風量：4000 m³/h（折疊式F7）
- 所需數量：1台
- 壓降：120 Pa
- 風機餘壓：250 Pa，滿足要求
六、產品參數對照表與選型建議
6.1 主要品牌中效過濾器參數對比（以袋式為主）
| 品牌 | 型號 | 額定風量（m³/h） | 初始壓降（Pa） | 過濾等級（EN 779） | 推薦用途 |
|---|---|---|---|---|---|
| Camfil | Hi-Flo M6 | 5000 | 90 | M6 | 商業樓宇 |
| Freudenberg | EK10 | 4000 | 85 | M6 | 醫療設施 |
| AAF | Durafil ES | 6000 | 100 | M6 | 工業廠房 |
| 中科環保 | ZK-MF600 | 6000 | 95 | M6 | 數據中心 |
6.2 不同風量下推薦使用的中效過濾器數量（以M6等級為例）
| 係統風量（m³/h） | 單個過濾器風量（m³/h） | 所需數量 |
|---|---|---|
| 3000 | 3000 | 1 |
| 6000 | 3000 | 2 |
| 10000 | 5000 | 2 |
| 20000 | 5000 | 4 |
| 50000 | 5000 | 10 |
七、國內外研究與文獻支持
在中效過濾器選型方麵，國內外學者和工程師進行了大量研究，形成了較為完善的理論體係和技術規範。
7.1 國內研究成果
- 清華大學建築學院在《暖通空調係統節能設計》中指出：“中效過濾器的選型應結合風量、壓降、效率三者綜合考慮，避免單一追求高效率而忽視能耗。”
- 中國建築設計研究院發布的《綠色建築評價標準實施指南》強調：“在公共建築中，中效過濾器宜采用M6等級，以平衡效率與能耗。”
7.2 國外研究成果
- ASHRAE Handbook 2020 HVAC Systems and Equipment中提到：“對於中效過濾器，建議根據係統風量進行分區設計，確保各區域風量均衡，防止局部壓降過高。”
- Camfil公司白皮書《Air Filtration for Energy Efficiency》指出：“合理選擇中效過濾器可以降低整體係統能耗高達15%，同時提高室內空氣質量。”
八、結論與建議（略）
參考文獻
- GB/T 14295-2008，《空氣過濾器》，中國標準出版社，2008年
- EN 779:2012，《Particulate air filters for general ventilation – Determination of the filtration performance》，CEN European Committee for Standardization
- ASHRAE Standard 52.2-2017，《Method of Testing General Ventilation Air-Cleaning Devices for Removal Efficiency by Particle Size》，American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers
- ISO 16890-1:2016，《Air filters for general ventilation – Part 1: Technical specifications, requirements and classification system based upon particulate matter efficiency (ePM)》，International Organization for Standardization
- Camfil. (2020). Air Filtration for Energy Efficiency. Camfil White Paper.
- 清華大學建築學院. (2018). 暖通空調係統節能設計研究. 清華大學出版社.
- 中國建築設計研究院. (2021). 綠色建築評價標準實施指南. 中國建築工業出版社.
- ASHRAE Handbook 2020: HVAC Systems and Equipment. American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers.
- 百度百科詞條：空氣過濾器
- AAF International. (2022). Durafil ES Medium Efficiency Filters Product Manual. AAF Catalogue.
注：本文內容僅供參考，具體選型請結合實際工程情況谘詢專業技術人員。
