亞高效過濾器在負壓隔離病房空氣處理單元（APU）中的應用實踐 引言 隨著全球公共衛生事件的頻發，醫院感染控製體係的重要性日益凸顯。尤其在應對呼吸道傳染病時，負壓隔離病房作為防止病原微生物擴散的...
亞高效過濾器在負壓隔離病房空氣處理單元（APU）中的應用實踐
引言
隨著全球公共衛生事件的頻發，醫院感染控製體係的重要性日益凸顯。尤其在應對呼吸道傳染病時，負壓隔離病房作為防止病原微生物擴散的重要設施，其空氣淨化係統的設計與運行直接關係到醫護人員和患者的安全。空氣處理單元（Air Processing Unit, APU）是負壓隔離病房中核心的空氣淨化設備之一，而亞高效過濾器（Sub-HEPA Filter）則在其中扮演著至關重要的角色。
本文將圍繞亞高效過濾器的基本原理、技術參數、在APU係統中的應用方式及其實際效果進行深入探討，並結合國內外研究文獻和工程案例，分析其在負壓隔離病房中的實際表現和優化方向。
一、亞高效過濾器的基本概念與工作原理
1.1 定義與分類
亞高效過濾器是指對粒徑大於等於0.5μm顆粒的過濾效率在95%~99.9%之間的空氣過濾器，通常用於潔淨室、醫院手術室、實驗室等需要較高空氣質量的場所。根據國際標準ISO 16890和美國ASHRAE標準，亞高效過濾器屬於ePM1 70% ~ ePM1 90%等級，介於高效過濾器（HEPA）和中效過濾器之間。
在中國國家標準《GB/T 14295-2008 空氣過濾器》中，亞高效過濾器被歸類為“高中效過濾器”，其效率等級主要依據鈉焰法測試結果劃分。
1.2 工作原理
亞高效過濾器的工作原理基於機械攔截、慣性碰撞、擴散效應等多種機製：
- 機械攔截：當空氣中較大的顆粒隨氣流經過濾材時，因無法繞過纖維而被截留。
- 慣性碰撞：較大顆粒由於慣性作用偏離氣流方向，撞擊纖維並被捕獲。
- 擴散效應：微小顆粒受布朗運動影響，更容易與纖維接觸而被捕集。
這些機製共同作用，使亞高效過濾器能夠有效去除空氣中的細菌、病毒載體、塵埃粒子等汙染物。
二、亞高效過濾器的技術參數與選型要點
2.1 常見技術參數對照表
| 參數名稱 | 單位 | 說明 |
|---|---|---|
| 初始阻力 | Pa | 濾材初始狀態下的空氣阻力 |
| 額定風量 | m³/h | 設計通過的大風量 |
| 過濾效率 | % | 對特定粒徑顆粒的捕集率 |
| 容塵量 | g/m² | 可容納灰塵的大質量 |
| 材質類型 | —— | 玻璃纖維、聚酯纖維等 |
| 使用壽命 | h/年 | 在額定條件下使用的時間 |
| 尺寸規格 | mm | 根據安裝空間定製 |
2.2 國內外主流品牌產品對比
| 品牌 | 型號 | 效率（0.5μm） | 初始阻力（Pa） | 額定風量（m³/h） | 材料類型 |
|---|---|---|---|---|---|
| Camfil | Hi-Flo EC | ≥98% | ≤120 | 3000 | 合成纖維 |
| Freudenberg | Viledon SFK | ≥95% | ≤110 | 2500 | 玻璃纖維 |
| 中科瑞奧 | ZK-RX-AH | ≥97% | ≤115 | 2800 | 複合材料 |
| Donaldson | Ultra-Web | ≥99% | ≤130 | 3200 | 超細纖維 |
（數據來源：各廠商官網及產品手冊）
2.3 選型注意事項
- 匹配APU係統風量需求：應根據空氣處理單元的設計風量選擇合適型號，避免風阻過大導致能耗增加或係統壓力失衡。
- 考慮更換周期與維護成本：高容塵量和長使用壽命可降低後期運維成本。
- 防火性能要求：在醫院環境中，過濾器需滿足一定的防火等級，如UL 900 Class 2或更高。
三、負壓隔離病房與APU係統的功能概述
3.1 負壓隔離病房的定義與結構特點
負壓隔離病房是一種通過維持室內氣壓低於室外環境的方式，防止病房內汙染空氣外泄的特殊病房。其結構設計包括：
- 雙門緩衝間：防止人員進出時空氣倒灌；
- 專用排風係統：確保空氣單向流動；
- 高效換氣係統：保證每小時換氣次數≥12次；
- 空氣處理單元（APU）：負責空氣淨化與溫濕度調節。
3.2 APU係統的組成與功能
APU係統通常由以下幾部分構成：
| 組成模塊 | 功能描述 |
|---|---|
| 初效過濾器 | 去除大顆粒灰塵，保護後續設備 |
| 中效/亞高效過濾器 | 去除中等大小顆粒，提升淨化效率 |
| 高效過濾器（HEPA） | 去除微米級顆粒，保障終空氣質量 |
| 熱交換模塊 | 控製送風溫度與濕度 |
| 風機與控製係統 | 調節風量、監測壓差與報警係統聯動 |
APU係統的核心目標是實現對病房空氣的多級淨化，確保排出空氣符合國家排放標準（如《GB 18466-2001 醫療機構水汙染物排放標準》），同時維持穩定的負壓環境。
四、亞高效過濾器在APU係統中的具體應用
4.1 應用位置與層級配置
在典型的APU係統中，亞高效過濾器通常位於初效與高效過濾器之間，形成三級過濾體係：
新風入口 → 初效過濾器 → 中效/亞高效過濾器 → 高效過濾器 → 熱交換模塊 → 送入病房該配置既能減輕高效過濾器的負荷，又能提升整體係統的淨化效率和經濟性。
4.2 實際應用案例分析
案例一：武漢某定點醫院負壓病房改造項目（2020年）
該項目采用中科瑞奧ZK-RX-AH係列亞高效過濾器，配合HEPA+UV+活性炭組合淨化方案，實現了如下效果：
| 指標 | 改造前 | 改造後 |
|---|---|---|
| PM2.5濃度（μg/m³） | 120 | <10 |
| 空氣菌落數（CFU/m³） | 800 | <50 |
| APU係統能耗（kW·h） | 28 | 22 |
資料來源：《中國醫院建設指南》，2021年版。
案例二：新加坡中央醫院ICU病房APU係統升級（2022年）
該院采用Camfil Hi-Flo EC亞高效過濾器，結合智能控製係統，實現了動態調節風速與自動報警功能。運行數據顯示：
- 平均過濾效率達98.3%
- 平均更換周期延長至18個月
- 係統壓差穩定控製在±5Pa以內
五、國內外研究現狀與發展趨勢
5.1 國內研究進展
近年來，國內在空氣淨化領域的研究不斷深化，尤其是在新冠疫情推動下，相關技術發展迅速。
- 清華大學建築學院（2021）研究表明，采用亞高效+高效雙重過濾配置的APU係統，在模擬病房實驗中對SARS-CoV-2病毒的去除率達到99.8%以上。
- 同濟大學暖通空調研究所（2022）指出，合理配置亞高效過濾器可以顯著降低HEPA過濾器的更換頻率，從而節省運營成本約30%。
5.2 國外研究成果
- 美國CDC（疾病控製中心）在其《Hospital Air Filtration and Ventilation Guidelines》中建議，在隔離病房中采用至少二級過濾（含亞高效層），以提高空氣安全水平。
- 歐洲標準化組織CEN發布的EN 13779標準明確指出，醫療設施中的通風係統應配備亞高效及以上等級過濾裝置，以保障空氣質量。
- 日本國立感染症研究所（NIID）在2020年報告中強調，亞高效過濾器對於減少病房內氣溶膠傳播風險具有重要意義。
5.3 技術發展趨勢
未來，亞高效過濾器在APU係統中的應用將呈現以下幾個趨勢：
- 智能化控製：集成傳感器與自適應調節係統，實現過濾效率與能耗平衡；
- 多功能複合材料：開發具備抗菌、抗病毒、防黴等功能的新一代濾材；
- 模塊化設計：便於快速更換與維護，適用於應急醫療設施建設；
- 環保節能：低阻力、高效率、長壽命成為產品研發重點。
六、結論與展望（略）
（注：根據用戶要求，省略結語部分）
參考文獻
- GB/T 14295-2008. 空氣過濾器 [S]. 北京: 中國標準出版社, 2008.
- ISO 16890-1:2016. Air filter for general ventilation – Part 1: Technical specifications [S].
- ASHRAE Standard 52.2-2017. Method of Testing General Ventilation Air-Cleaning Devices for Removal Efficiency by Particle Size [S].
- 清華大學建築學院. 新冠肺炎疫情期間醫院空氣淨化係統優化研究報告[R]. 2021.
- 同濟大學暖通空調研究所. 醫療建築通風係統設計指南[M]. 上海: 同濟大學出版社, 2022.
- CDC. Hospital Air Filtration and Ventilation Guidelines [R]. Atlanta: Centers for Disease Control and Prevention, 2020.
- CEN EN 13779:2007. Ventilation for non-residential buildings – Performance requirements for ventilation and room-conditioning systems [S].
- National Institute of Infectious Diseases (NIID), Japan. Report on Airborne Transmission Risk Reduction in Medical Facilities [R]. 2020.
- Camfil Group. Hi-Flo EC Product Specification [EB/OL]. http://www.camfil.com
- Freudenberg Filtration Technologies. Viledon SFK Technical Data Sheet [EB/OL]. http://www.freudenberg-fst.com
（全文共計約3500字）
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