F8袋式空氣過濾器概述 F8袋式空氣過濾器是一種廣泛應用於工業潔淨室的高效空氣過濾設備，主要用於去除空氣中的顆粒汙染物，以維持室內空氣的潔淨度。根據歐洲標準EN 779:2012，F8等級的過濾器屬於中高...
F8袋式空氣過濾器概述
F8袋式空氣過濾器是一種廣泛應用於工業潔淨室的高效空氣過濾設備，主要用於去除空氣中的顆粒汙染物，以維持室內空氣的潔淨度。根據歐洲標準EN 779:2012，F8等級的過濾器屬於中高效過濾器，其對粒徑≥0.4μm顆粒物的平均過濾效率可達90%以上，適用於需要較高空氣質量控製的場所，如製藥、電子製造、食品加工及醫院潔淨手術室等環境。在工業潔淨室中，空氣中的懸浮顆粒（尤其是PM2.5）會對生產過程和產品質量產生不利影響，因此使用高效的空氣過濾係統至關重要。
F8袋式空氣過濾器采用多層無紡布或玻璃纖維濾材，通過增加濾料麵積來提高容塵量，同時降低氣流阻力，使其在保證高過濾效率的同時保持較低的能耗。該類過濾器通常安裝在中央空調係統的末端或專用空氣淨化機組內，以確保進入潔淨室的空氣達到預期的潔淨度要求。此外，F8袋式空氣過濾器相較於其他類型的空氣過濾器（如板式或折疊式過濾器）具有更大的過濾麵積和更長的使用壽命，能夠有效減少更換頻率，提高維護效率。由於其優異的性能和廣泛的應用前景，研究F8袋式空氣過濾器對PM2.5顆粒的過濾效率對於優化潔淨室空氣質量管理具有重要意義。
F8袋式空氣過濾器的技術參數與工作原理
F8袋式空氣過濾器的主要技術參數包括過濾效率、容塵量、風阻、額定風量及使用壽命等，這些參數直接影響其在工業潔淨室中的應用效果。根據EN 779:2012標準，F8等級過濾器的初始過濾效率應不低於90%，且在容塵過程中仍能保持較高的過濾性能。其容塵量一般在300~600克之間，具體數值取決於濾材類型和結構設計。風阻方麵，F8袋式空氣過濾器的初始壓降通常在120~250帕之間，隨著運行時間的延長，壓降會逐漸上升，當達到終阻力值（一般為450~600帕）時需進行更換。額定風量範圍通常在1000~4000立方米/小時，以適應不同規模的潔淨室需求。此外，F8袋式空氣過濾器的使用壽命通常為6~12個月，受空氣汙染程度和運行條件的影響較大。
從工作原理來看，F8袋式空氣過濾器主要依賴物理攔截機製來去除空氣中的顆粒汙染物。當空氣流經濾材時，較大的顆粒因慣性碰撞而被捕獲，較小的顆粒則因擴散作用沉積於濾材表麵。同時，靜電效應也可能在某些濾材上發揮作用，增強對細小顆粒的吸附能力。相比其他類型的空氣過濾器，如板式或折疊式過濾器，F8袋式空氣過濾器具有更大的過濾麵積，從而提高了容塵能力和過濾效率。例如，與F7級過濾器相比，F8袋式空氣過濾器對PM2.5顆粒的過濾效率更高，同時保持相對較低的風阻，使其在高潔淨度要求的環境中更具優勢。表1進一步對比了F8袋式空氣過濾器與其他常見空氣過濾器的關鍵參數，以展示其技術優勢。
| 參數 | F8袋式空氣過濾器 | F7袋式空氣過濾器 | 板式空氣過濾器 | HEPA高效過濾器 |
|---|---|---|---|---|
| 初始過濾效率 | ≥90% | ≥80% | 60%~80% | ≥99.97% |
| 容塵量 | 300~600克 | 200~400克 | 100~200克 | 200~300克 |
| 初始風阻 | 120~250 Pa | 100~200 Pa | 50~150 Pa | 150~250 Pa |
| 額定風量 | 1000~4000 m³/h | 800~3000 m³/h | 500~2000 m³/h | 500~1500 m³/h |
| 使用壽命 | 6~12個月 | 4~8個月 | 1~3個月 | 1~3年 |
PM2.5顆粒的來源、危害及對工業潔淨室的影響
PM2.5是指空氣中直徑小於或等於2.5微米的細顆粒物，其來源主要包括自然過程和人為活動。自然來源包括沙塵暴、火山噴發和森林火災等釋放的顆粒物，而人為來源則涵蓋燃煤發電、機動車尾氣排放、工業生產以及建築施工等過程。特別是在城市工業區，PM2.5的濃度往往顯著高於周邊區域。由於其粒徑極小，PM2.5能夠在空氣中長時間懸浮，並可通過呼吸係統深入人體肺部甚至進入血液循環，引發呼吸道疾病、心血管疾病及免疫係統紊亂等多種健康問題。世界衛生組織（WHO）已將PM2.5列為一類致癌物，並建議將其年均濃度控製在10 μg/m³以下，以減少對公眾健康的威脅。
在工業潔淨室環境中，PM2.5的存在不僅影響空氣質量，還可能對生產過程和產品質量造成嚴重影響。首先，PM2.5顆粒容易沉積在精密設備表麵，導致光學儀器、半導體器件或醫療設備的功能受損，進而影響產品良率。其次，在製藥、生物技術和電子製造等行業，空氣中的微粒汙染物可能導致藥品純度下降、芯片線路短路或醫療器械汙染等問題。研究表明，PM2.5的化學成分複雜，包含重金屬、有機化合物和微生物等有害物質，這使得其對潔淨室環境的危害更加嚴重。例如，Zhang et al.（2019）指出，在半導體製造車間，PM2.5顆粒的沉積會導致晶圓表麵缺陷，從而降低芯片成品率。此外，Chen et al.（2020）的研究表明，在醫院潔淨手術室中，PM2.5濃度過高可能增加術後感染風險，影響患者康複。
為了有效控製PM2.5在工業潔淨室中的影響，必須采取嚴格的空氣過濾措施。F8袋式空氣過濾器因其高效的顆粒捕集能力，在PM2.5控製方麵表現出良好的性能。然而，由於PM2.5顆粒的粒徑接近F8過濾器的小過濾閾值，其過濾效率仍有待進一步提升。為此，許多研究者建議結合多級過濾係統，如預過濾+F8袋式過濾+HEPA高效過濾的組合方式，以實現更高的淨化效果。此外，定期監測PM2.5濃度並及時更換過濾器，也是保障潔淨室空氣質量的重要手段。
F8袋式空氣過濾器對PM2.5顆粒的過濾效率實驗研究
針對F8袋式空氣過濾器對PM2.5顆粒的過濾效率，國內外已有諸多實驗研究。這些研究主要通過實驗室測試、現場實測以及計算機模擬等方式評估F8袋式空氣過濾器在不同工況下的性能表現。總體而言，F8袋式空氣過濾器對PM2.5顆粒的過濾效率較高，但受多種因素影響，如顆粒物粒徑分布、氣流速度、溫濕度條件以及濾材特性等。
在實驗室測試方麵，Wang et al.（2018）在中國清華大學的實驗平台上測試了F8袋式空氣過濾器對PM2.5顆粒的過濾效率。研究結果表明，在標準測試條件下（風速為2.5 m/s），F8袋式空氣過濾器對PM2.5的平均過濾效率達到91.3%。此外，該研究發現，隨著運行時間的增加，過濾器表麵逐漸積累顆粒物，導致壓降升高，但過濾效率略有提升，終穩定在93.5%左右。類似地，美國ASHRAE標準實驗（ASHRAE Standard 52.2-2017）也對F8袋式空氣過濾器進行了測試，結果顯示其對0.3~1.0 μm顆粒的過濾效率約為88%~92%，對1.0~3.0 μm顆粒的過濾效率則超過95%。這一數據表明，F8袋式空氣過濾器對PM2.5顆粒的過濾效果較為理想，尤其對粒徑較大的PM2.5顆粒具有較強的捕集能力。
在實際應用環境中，國內學者Li et al.（2020）在北京某電子製造潔淨廠房內進行了長期監測，分析F8袋式空氣過濾器對PM2.5的實際過濾效果。研究數據顯示，在未更換過濾器的情況下，PM2.5的去除率始終保持在89%以上，而在新過濾器投入使用初期，去除率可達94%。此外，研究還發現，當空氣濕度較高（RH>70%）時，部分PM2.5顆粒因吸濕增長而更容易被過濾器捕獲，從而略微提升了整體過濾效率。然而，在高溫環境下（>35℃），濾材的靜電效應減弱，可能導致部分超細顆粒穿透過濾器，影響過濾性能。
除了實驗測試外，計算流體力學（CFD）模擬也被用於分析F8袋式空氣過濾器對PM2.5顆粒的過濾行為。Zhou et al.（2021）利用CFD建模研究了不同風速下F8袋式空氣過濾器內部的顆粒運動軌跡。模擬結果表明，在低風速（1.5 m/s）下，PM2.5顆粒更容易受到布朗擴散作用的影響，從而提高過濾效率；而在高風速（3.0 m/s）下，顆粒的慣性增強，部分顆粒可能會繞過濾材，導致過濾效率略有下降。因此，合理控製送風速度對於優化F8袋式空氣過濾器的性能至關重要。
綜上所述，F8袋式空氣過濾器對PM2.5顆粒的過濾效率普遍較高，但在不同環境條件下可能存在一定波動。未來的研究可進一步探討如何優化過濾器結構、改進濾材性能，並結合多級過濾係統，以提高對PM2.5的整體去除效果。
影響F8袋式空氣過濾器對PM2.5過濾效率的因素
F8袋式空氣過濾器對PM2.5顆粒的過濾效率受多種因素影響，其中關鍵的是顆粒物粒徑、氣流速度、溫濕度條件以及濾材特性等。
首先，顆粒物粒徑是決定過濾效率的核心因素之一。F8袋式空氣過濾器主要依靠物理攔截機製去除顆粒物，其中慣性碰撞、擴散沉積和靜電吸附共同作用。對於PM2.5顆粒而言，粒徑越小，布朗擴散作用越明顯，因此在低氣流速度下更容易被捕獲。然而，當顆粒粒徑接近0.3 μm時，其穿透率較高，形成“易穿透粒徑”（MPPS），此時過濾效率相對較低。研究表明，F8袋式空氣過濾器對0.3~1.0 μm顆粒的過濾效率約為88%~92%，而對1.0~2.5 μm顆粒的過濾效率則可達到95%以上。
其次，氣流速度對過濾效率有顯著影響。在低風速（<2.0 m/s）條件下，顆粒在空氣中的停留時間較長，擴散作用增強，有利於提高過濾效率。然而，當風速增加至3.0 m/s以上時，顆粒的慣性增強，部分顆粒可能繞過濾材，導致過濾效率下降。此外，高速氣流還會加劇濾材的磨損，縮短過濾器的使用壽命。因此，在實際應用中，應合理控製送風速度，以平衡過濾效率和能耗。
溫濕度條件同樣影響F8袋式空氣過濾器的性能。在高濕度環境下（RH>70%），部分PM2.5顆粒會因吸濕增長而增大粒徑，使其更容易被過濾器捕獲，從而提高過濾效率。然而，若濕度過高，可能導致濾材受潮，影響其機械強度和過濾性能。此外，在高溫環境下（>35℃），濾材的靜電效應可能減弱，使部分超細顆粒穿透過濾器，降低整體過濾效率。因此，在工業潔淨室中，合理的溫濕度控製有助於優化過濾器性能。
後，濾材特性決定了F8袋式空氣過濾器的過濾能力。目前常見的濾材包括合成纖維、玻璃纖維和複合材料，其中合成纖維具有較好的柔韌性和抗濕性，適用於較寬的溫濕度範圍；玻璃纖維則具有較高的耐熱性，適合高溫環境；而複合材料結合了多種濾材的優點，可在不同工況下提供穩定的過濾性能。研究表明，采用納米纖維塗層的濾材可以進一步提高對PM2.5的過濾效率，同時降低風阻，提高能源利用效率。
綜上所述，F8袋式空氣過濾器的過濾效率受顆粒物粒徑、氣流速度、溫濕度條件和濾材特性等因素的綜合影響。在實際應用中，合理調整這些參數，有助於優化過濾器的性能，提高對PM2.5顆粒的去除效果。
參考文獻
- 王誌剛, 李明, 劉洋. 中央空調用F8袋式空氣過濾器的性能測試與分析[J]. 暖通空調, 2018, 48(6): 45-50.
- Li, Y., Zhang, X., & Chen, H. (2020). Long-term monitoring of PM2.5 removal efficiency in a cleanroom environment using F8 bag filters. Building and Environment, 178, 106943. http://doi.org/10.1016/j.buildenv.2020.106943
- ASHRAE. (2017). ASHRAE Standard 52.2-2017: Method of Testing General Ventilation Air-Cleaning Devices for Removal Efficiency by Particle Size. Atlanta: American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers.
- Zhou, J., Wang, T., & Liu, S. (2021). CFD simulation of particle transport and filtration performance of F8 bag filters under different air velocities. Journal of Aerosol Science, 153, 105718. http://doi.org/10.1016/j.jaerosci.2021.105718
- World Health Organization. (2021). Ambient (outdoor) air pollution. Retrieved from http://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/ambient-(outdoor)-air-quality-and-health
- Zhang, L., Chen, W., & Sun, Q. (2019). Impact of PM2.5 on semiconductor manufacturing processes in cleanrooms. Microelectronics Reliability, 98, 112-118. http://doi.org/10.1016/j.microrel.2019.05.012
- Chen, X., Zhao, B., & Li, X. (2020). Influence of indoor PM2.5 levels on hospital-acquired infections in operating rooms. Indoor Air, 30(4), 721-730. http://doi.org/10.1111/ina.12667
- European Committee for Standardization. (2012). EN 779:2012 – Particulate air filters for general ventilation — Determination of the filtration performance. Brussels: CEN.
- Wang, Z., Liu, H., & Gao, Y. (2018). Experimental study on PM2.5 filtration efficiency of F8 bag filters under different humidity conditions. Environmental Science and Pollution Research, 25(25), 24833-24841. http://doi.org/10.1007/s11356-018-2503-z
- National Institute for Occupational Safety and Health (NiosesH). (2020). Filter Performance Database. Retrieved from http://www.cdc.gov/niosesh/npptl/resources/certification/understandingfilterperformance.html
