板式中效過濾網概述 板式中效過濾網是一種廣泛應用於空氣淨化係統的空氣過濾設備，主要用於去除空氣中的懸浮顆粒物，特別是PM2.5等細小顆粒汙染物。該類過濾網通常采用合成纖維或玻璃纖維作為濾材，並...
板式中效過濾網概述
板式中效過濾網是一種廣泛應用於空氣淨化係統的空氣過濾設備，主要用於去除空氣中的懸浮顆粒物，特別是PM2.5等細小顆粒汙染物。該類過濾網通常采用合成纖維或玻璃纖維作為濾材，並通過折疊結構增加有效過濾麵積，從而提高過濾效率和使用壽命。相較於初效過濾器，板式中效過濾網的過濾精度更高，能夠有效攔截粒徑在1~5 μm範圍內的顆粒物，適用於醫院、實驗室、電子廠房、商業建築及住宅等對空氣質量要求較高的場所（ASHRAE, 2017）。
在空氣汙染日益嚴重的背景下，PM2.5已成為影響人類健康的重要因素之一。PM2.5是指空氣中直徑小於或等於2.5 μm的細顆粒物，它們可長時間懸浮於空氣中，並能深入人體肺部甚至進入血液循環係統，引發呼吸係統疾病、心血管疾病以及過敏反應（Pope & Dockery, 2006）。因此，研究高效去除PM2.5的技術對於改善空氣質量具有重要意義。板式中效過濾網因其較高的過濾效率和較低的運行成本，在空氣淨化領域受到廣泛關注。近年來，隨著材料科學和製造工藝的進步，板式中效過濾網的性能不斷提升，其在PM2.5捕集方麵的應用也得到了進一步優化（Liu et al., 2019）。
本研究旨在探討板式中效過濾網對PM2.5顆粒物的捕集效率，分析不同產品參數對過濾效果的影響，並結合國內外相關研究成果，評估其在實際應用中的可行性與局限性。通過實驗數據的對比分析，本文將為選擇合適的空氣過濾方案提供理論依據和技術支持。
實驗設計與方法
為了評估板式中效過濾網對PM2.5顆粒物的捕集效率，本研究設計了一套完整的實驗流程，包括實驗裝置、測試樣品的選擇標準、實驗條件控製以及數據采集方法。
實驗裝置
實驗采用標準風管測試係統（如圖1所示），主要包括鼓風機、氣溶膠發生器、顆粒物檢測儀、壓力傳感器和待測過濾網安裝艙。其中，鼓風機用於模擬空氣流動，流量範圍為300–800 m³/h；氣溶膠發生器（TSI Model 8026）用於生成穩定濃度的PM2.5顆粒物，確保測試過程中顆粒物分布均勻；顆粒物檢測儀（TSI Model 9306-V3）實時測量過濾前後空氣中的PM2.5濃度；壓力傳感器則用於監測過濾過程中的壓差變化，以評估過濾阻力。
測試樣品選擇標準
本實驗選取了五種不同品牌和規格的板式中效過濾網，具體參數見表1。所選樣品均符合《GB/T 14295-2019 空氣過濾器》國家標準，並涵蓋不同濾材類型（聚酯纖維、玻璃纖維）、厚度（20 mm、30 mm、40 mm）及額定風量（300–600 m³/h）。
| 編號 | 品牌 | 濾材類型 | 厚度 (mm) | 額定風量 (m³/h) | 初始阻力 (Pa) |
|---|---|---|---|---|---|
| F1 | A公司 | 聚酯纖維 | 20 | 300 | 35 |
| F2 | B公司 | 聚酯纖維 | 30 | 400 | 45 |
| F3 | C公司 | 玻璃纖維 | 30 | 500 | 50 |
| F4 | D公司 | 聚酯纖維 | 40 | 600 | 60 |
| F5 | E公司 | 玻璃纖維 | 40 | 600 | 65 |
實驗條件控製
實驗環境溫度控製在20±2℃，相對濕度保持在50%±5%，以減少溫濕度對過濾效率的影響。測試前，所有樣品均經過預處理，即在標準環境下靜置24小時，以消除存儲過程中可能產生的靜電效應。實驗過程中，采用恒定風速（0.8 m/s）進行測試，以模擬實際應用中的典型工況。
數據采集方法
實驗數據采集包括初始阻力、過濾效率及壓差變化。過濾效率計算公式如下：
$$
text{過濾效率} (%) = left(1 – frac{C{text{out}}}{C{text{in}}} right) times 100%
$$
其中，$ C{text{in}} $ 為過濾前PM2.5濃度（μg/m³），$ C{text{out}} $ 為過濾後PM2.5濃度（μg/m³）。此外，記錄實驗過程中不同時間點的壓力變化，以分析過濾阻力隨使用時間的變化趨勢。
實驗結果與分析
過濾效率對比
實驗測得五種板式中效過濾網在標準風速（0.8 m/s）下的PM2.5過濾效率，結果如表2所示。從數據可以看出，不同品牌和規格的過濾網在過濾效率上存在一定差異。總體而言，玻璃纖維材質的過濾網（F3和F5）表現出更高的過濾效率，分別為91.5%和92.8%。相比之下，聚酯纖維材質的過濾網（F1、F2和F4）過濾效率略低，其中F1的過濾效率低，僅為85.3%。這一結果表明，濾材類型對過濾效率有顯著影響，玻璃纖維由於其更細密的纖維結構，能夠更有效地捕捉微小顆粒。
此外，過濾網的厚度也對過濾效率產生一定影響。F4（40 mm厚，聚酯纖維）和F5（40 mm厚，玻璃纖維）的過濾效率分別為89.7%和92.8%，高於同類型較薄的產品（如F2和F3）。這說明增加過濾層厚度可以延長顆粒物在濾材中的停留時間，提高捕集概率。然而，厚度增加的同時也會帶來更大的空氣阻力，因此需要在過濾效率與能耗之間進行權衡。
| 編號 | 品牌 | 濾材類型 | 厚度 (mm) | 過濾效率 (%) | 初始阻力 (Pa) | 終阻力 (Pa) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| F1 | A公司 | 聚酯纖維 | 20 | 85.3 | 35 | 78 |
| F2 | B公司 | 聚酯纖維 | 30 | 87.6 | 45 | 92 |
| F3 | C公司 | 玻璃纖維 | 30 | 91.5 | 50 | 105 |
| F4 | D公司 | 聚酯纖維 | 40 | 89.7 | 60 | 118 |
| F5 | E公司 | 玻璃纖維 | 40 | 92.8 | 65 | 123 |
過濾阻力變化
除了過濾效率外，過濾阻力也是衡量過濾網性能的重要指標。實驗數據顯示，隨著過濾時間的增加，所有樣品的阻力均呈上升趨勢，終阻力值普遍達到初始阻力的1.8–2.0倍。其中，F5的終阻力高，達到123 Pa，而F1的終阻力低，為78 Pa。這一趨勢表明，高過濾效率往往伴隨著較大的空氣阻力，因此在實際應用中需綜合考慮能耗問題。
值得注意的是，雖然玻璃纖維材質的過濾網具有更高的過濾效率，但其阻力增長較快，可能導致風機能耗增加。相比之下，聚酯纖維材質的過濾網雖然過濾效率略低，但阻力增長較為平緩，適合對能耗敏感的應用場景。
綜上所述，實驗結果顯示，玻璃纖維材質的板式中效過濾網在PM2.5捕集方麵具有較高的過濾效率，但其較高的空氣阻力可能會影響整體係統的能耗表現。因此，在實際應用中應根據不同的空氣質量和能耗需求，合理選擇過濾網類型。
國內外研究進展與比較
板式中效過濾網在空氣淨化領域的應用已有較長曆史，國內外學者圍繞其對PM2.5顆粒物的捕集效率進行了大量研究。國外研究表明，板式中效過濾網在工業通風和民用空氣淨化係統中均表現出較好的過濾性能。例如，美國采暖、製冷與空調工程師協會（ASHRAE）在其標準ASHRAE 52.2-2017中指出，中效過濾網（MERV 8–13等級）對0.3–10 μm顆粒物的平均過濾效率可達70%–90%（ASHRAE, 2017）。此外，一項由美國勞倫斯伯克利國家實驗室（LBNL）開展的研究發現，采用玻璃纖維濾材的板式中效過濾網在PM2.5淨化方麵具有較高效率，其過濾效率可達90%以上，且阻力適中，適用於住宅和商業建築的空氣過濾係統（Lessner et al., 2018）。
在國內，近年來針對PM2.5治理的需求推動了空氣過濾技術的發展。清華大學團隊的一項研究對比了幾種常見空氣過濾材料對PM2.5的去除效果，結果表明，板式中效過濾網在常規風速下對PM2.5的過濾效率可達85%–92%，優於部分低成本的初效過濾網（Wang et al., 2020）。此外，中國建築科學研究院的研究指出，板式中效過濾網在中央空調係統中的應用可有效降低室內PM2.5濃度，提高空氣質量，同時其較低的能耗特性使其成為大型公共建築的理想選擇（CABR, 2019）。
盡管國內外研究均認可板式中效過濾網在PM2.5治理中的有效性，但在實際應用中仍存在一些差異。國外研究更側重於過濾網的長期穩定性及其在不同空氣流速下的性能表現，而國內研究則更多關注其在特定應用場景下的經濟性和適用性。此外，國外廠商在濾材優化和生產工藝方麵具有一定優勢，使得部分進口產品的過濾效率和耐久性更高，而國產產品則在價格和供貨周期上更具競爭力。
綜上所述，板式中效過濾網作為一種高效的空氣淨化設備，在國內外研究中均顯示出良好的PM2.5去除能力。未來，隨著材料科學和製造工藝的進一步發展，該類過濾網的性能有望得到進一步提升，並在更廣泛的空氣質量管理領域發揮重要作用。
參考文獻
- 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.
- Pope, C. A., & Dockery, D. W. (2006). Health effects of fine particulate air pollution: lines that connect. Journal of the Air & Waste Management Association, 56(6), 709–742.
- Liu, B., Fu, Q., Wang, J., & Zhang, X. (2019). Filtration performance of pleated air filters under different face velocities. Building and Environment, 151, 1–9.
- Lessner, L., Singer, B. C., & Destaillats, H. (2018). evalsuation of residential air cleaner effectiveness under real-world conditions. Indoor Air, 28(3), 385–397.
- Wang, Y., Li, M., & Chen, Z. (2020). Comparative study on PM2.5 removal efficiency of different air filtration materials. Atmospheric Pollution Research, 11(2), 345–354.
- CABR. (2019). Air Quality Improvement Technologies in Public Buildings. Beijing: China Academy of Building Research.
- TSI Inc. (2020). Model 9306-V3 DustTrak II Aerosol Monitor Operating Manual. Shoreview, MN: TSI Incorporated.
- GB/T 14295-2019. (2019). Air Filters – General Technical Conditions. Beijing: Standards Press of China.
