板式中效空氣過濾器在實驗室通風係統中的關鍵作用與選型建議 一、引言：實驗室通風係統的重要性 實驗室作為科研、教學和檢測的核心場所，其空氣質量直接影響實驗結果的準確性、人員健康以及設備運行的...
板式中效空氣過濾器在實驗室通風係統中的關鍵作用與選型建議
一、引言：實驗室通風係統的重要性
實驗室作為科研、教學和檢測的核心場所，其空氣質量直接影響實驗結果的準確性、人員健康以及設備運行的安全性。特別是在化學、生物、醫學等高風險實驗環境中，空氣中可能含有有害氣體、顆粒物、微生物或放射性物質，若不加以控製，將對實驗人員造成嚴重危害，並可能汙染環境。
為保障實驗室內部空氣質量，通風係統成為不可或缺的關鍵設施。而通風係統中的核心組件之一——空氣過濾器，則在其中發揮著至關重要的作用。尤其在現代實驗室中，板式中效空氣過濾器（Medium Efficiency Panel Air Filter）因其結構緊湊、過濾效率適中、壓降小、維護方便等優點，被廣泛應用於各類實驗室通風係統的中段過濾環節。
本文將圍繞板式中效空氣過濾器在實驗室通風係統中的作用進行深入分析，並結合國內外相關研究成果及產品參數，提出科學合理的選型建議，以期為實驗室設計者、運營管理者提供實用參考。
二、板式中效空氣過濾器的基本概念與分類
2.1 定義與結構特點
板式中效空氣過濾器是一種采用金屬或塑料框架支撐、濾材多為合成纖維或玻璃纖維製成的平板狀過濾裝置。其主要功能是捕集空氣中粒徑在0.5~5μm之間的懸浮顆粒，如粉塵、花粉、細菌、黴菌孢子等。相比初效過濾器，其過濾精度更高；相較於高效過濾器（HEPA），其阻力更小，適用於中等潔淨度要求的環境。
2.2 分類標準
根據國際標準ISO 16890和國內標準GB/T 14295-2019《空氣過濾器》的相關規定，空氣過濾器可分為以下幾類：
| 過濾等級 | 濾材類型 | 粒徑範圍（μm） | 效率範圍（%） |
|---|---|---|---|
| 初效（G級） | 合成纖維、無紡布 | >5 | <30 |
| 中效（F級） | 合成纖維、玻璃纖維 | 1~5 | 30~70 |
| 高效（H級） | 超細玻璃纖維 | 0.3~1 | 70~99.999 |
板式中效過濾器通常屬於F5~F9等級，在ISO 16890中對應ePM1 50%~90%的過濾效率。
三、板式中效空氣過濾器在實驗室通風係統中的關鍵作用
3.1 提升空氣質量，保護實驗人員健康
實驗室中常涉及有毒化學品、病原微生物等危險物質，空氣中可能含有大量懸浮顆粒。中效過濾器能夠有效攔截這些汙染物，降低空氣中可吸入顆粒物濃度，從而保護實驗人員的呼吸係統健康。
例如，據美國職業安全與健康管理局（OSHA）的研究表明，長期暴露於PM2.5濃度較高的環境中，可能導致呼吸道疾病、肺部炎症甚至癌症[1]。而中效過濾器能有效去除PM2.5~PM10顆粒，顯著改善室內空氣質量。
3.2 延長高效過濾器使用壽命
在通風係統中，高效過濾器（如HEPA）通常位於中效過濾器之後，負責攔截微米級以下的超細顆粒。如果直接讓未經預處理的空氣進入高效過濾器，會加速其堵塞，增加更換頻率和運行成本。
通過設置中效過濾器作為“前置屏障”，可以有效延長高效過濾器的使用壽命，提高整體係統的經濟性和穩定性。
3.3 減少設備磨損與維護頻率
未經過濾的空氣中含有的灰塵、金屬屑等硬質顆粒會對風機、換熱器、風閥等通風設備造成磨損，影響設備性能並增加維護成本。中效過濾器可在一定程度上攔截這些雜質，減少設備損耗。
3.4 支持潔淨室分級與環境控製
對於需要達到特定潔淨等級（如ISO 14644-1標準）的實驗室環境，中效過濾器作為多級過濾係統中的重要組成部分，有助於實現對不同區域空氣潔淨度的有效控製。
例如，某高校生物安全三級實驗室（BSL-3）采用“初效+中效+高效”三級過濾體係，確保實驗室內部空氣潔淨度達到Class 7（ISO 14644-1）標準[2]。
四、板式中效空氣過濾器的技術參數與選型依據
4.1 主要技術參數
在選擇板式中效空氣過濾器時，應重點考慮以下技術指標：
| 參數名稱 | 描述說明 | 單位 |
|---|---|---|
| 過濾效率 | 對特定粒徑範圍內顆粒的攔截能力 | % |
| 初始壓降 | 新濾網在額定風量下的阻力 | Pa |
| 終壓降 | 濾網使用至需更換時的大允許阻力 | Pa |
| 額定風量 | 設計工況下通過濾網的空氣流量 | m³/h |
| 使用壽命 | 在額定風量和典型環境條件下的預期更換周期 | 月/年 |
| 濾材材質 | 決定過濾效率和耐久性的關鍵因素 | – |
| 結構形式 | 包括板式、折疊式、袋式等 | – |
| 框架材料 | 影響耐用性與安裝方式 | 鋁合金、鍍鋅鋼板等 |
| 標準認證 | 是否符合ISO、GB、ASHRAE等相關標準 | – |
4.2 不同應用場景下的選型建議
4.2.1 普通化學實驗室
適用於常規教學或研究用途，空氣汙染程度較低，但需保持基本清潔。推薦選用F5~F7等級的中效過濾器。
示例參數表：
| 參數 | 推薦值 |
|---|---|
| 過濾等級 | F5~F7 |
| 過濾效率 | ≥50% |
| 初始壓降 | ≤80Pa |
| 濾材材質 | 合成纖維 |
| 框架材質 | 鍍鋅鋼板或鋁製 |
| 使用壽命 | 6~12個月 |
4.2.2 生物安全實驗室（BSL-2/3）
此類實驗室需嚴格控製空氣中的生物顆粒含量，防止交叉感染。建議選用F7~F9等級中效過濾器，搭配高效過濾器形成多級防護體係。
示例參數表：
| 參數 | 推薦值 |
|---|---|
| 過濾等級 | F7~F9 |
| 過濾效率 | ≥80% |
| 初始壓降 | ≤100Pa |
| 濾材材質 | 玻璃纖維或靜電增強合成纖維 |
| 框架材質 | 抗腐蝕鋁製 |
| 使用壽命 | 6~12個月 |
| 特殊要求 | 具備抗菌塗層或抗濕性處理 |
4.2.3 微電子與納米材料實驗室
該類實驗室對空氣中超細顆粒極為敏感，需配合高效過濾器使用，因此中效過濾器承擔較大負荷。建議選用F9等級以上產品。
示例參數表：
| 參數 | 推薦值 |
|---|---|
| 過濾等級 | F9 |
| 過濾效率 | ≥90% |
| 初始壓降 | ≤120Pa |
| 濾材材質 | 靜電增強玻璃纖維 |
| 框架材質 | 不鏽鋼或高強度鋁合金 |
| 使用壽命 | 3~6個月 |
| 特殊要求 | 防靜電、低發塵、耐高溫 |
五、國內外典型品牌與產品對比分析
以下列出國內外主流品牌的板式中效空氣過濾器產品及其性能參數，供選型參考：
| 品牌 | 型號 | 過濾等級 | 效率（%） | 初始壓降（Pa） | 尺寸（mm） | 材質 | 認證標準 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Camfil（瑞典） | Hi-Flo M5 | F7 | ≥70 | 80 | 610×610×46 | 合成纖維 | ISO 16890 |
| Donaldson（美國） | Ultra-Web M | F9 | ≥90 | 110 | 592×592×46 | 靜電纖維 | ASHRAE 52.2 |
| Honeywell（美國） | EnviroPro M7 | F7 | ≥75 | 90 | 610×610×46 | 玻璃纖維 | UL900 Class2 |
| 蘇州康斐爾（中國） | KF-M7 | F7 | ≥70 | 85 | 610×610×46 | 合成纖維 | GB/T 14295 |
| 廣東金宇（中國） | JY-ZM9 | F9 | ≥90 | 120 | 610×610×46 | 靜電增強玻璃纖維 | GB/T 14295 |
從上述表格可見，國外品牌在過濾效率、壓降控製等方麵表現更為優異，但價格相對較高；國內品牌則在性價比方麵具有優勢，適合預算有限的項目。
六、板式中效空氣過濾器的安裝與維護要點
6.1 安裝位置建議
板式中效空氣過濾器一般安裝在通風係統的中級階段，常見於：
- 空氣處理機組（AHU）內
- 實驗室送風口前
- 層流罩或生物安全櫃前段
安裝時應注意方向標識，確保氣流方向正確，避免反裝導致效率下降或壓差異常。
6.2 維護與更換周期
維護周期應根據實際運行時間、空氣汙染程度、壓差變化等因素綜合判斷。建議如下：
| 環境類別 | 建議更換周期 | 備注 |
|---|---|---|
| 普通實驗室 | 6~12個月 | 可視壓差報警信號提前更換 |
| 高汙染實驗室 | 3~6個月 | 如有機溶劑、粉塵較多的環境 |
| BSL-2及以上實驗室 | 3~6個月 | 應定期監測空氣潔淨度與壓差變化 |
6.3 清潔與保養
盡管大多數板式中效過濾器為一次性使用，但在某些特殊場合（如低汙染、高成本環境下），也可考慮清洗後重複使用。清洗方法包括：
- 高壓氣吹掃
- 真空吸塵
- 水洗（僅限防水濾材）
清洗後應測試過濾效率與壓降是否恢複至初始狀態，否則仍需更換。
七、案例分析：某高校生物安全實驗室應用實例
某高校新建的生物安全二級實驗室（BSL-2）采用了Camfil品牌的Hi-Flo M5中效過濾器，配合ULPA高效過濾器構建了完整的空氣過濾係統。
7.1 係統配置
| 級別 | 過濾器類型 | 型號 | 過濾等級 | 效率（%） | 安裝位置 |
|---|---|---|---|---|---|
| 第一級 | 初效過濾器 | G4級金屬網式 | G4 | ≥30 | AHU前端 |
| 第二級 | 中效過濾器 | Hi-Flo M5 | F7 | ≥70 | AHU中段 |
| 第三級 | 高效過濾器 | ULPA H14 | H14 | ≥99.995 | 送風口末端 |
7.2 實施效果
經第三方檢測機構測定，實驗室空氣潔淨度達到ISO 14644-1 Class 7標準，PM2.5濃度低於25μg/m³，滿足WHO對室內空氣質量的要求。
此外，係統運行一年內未發生高效過濾器過早失效情況，維護成本較同類項目降低約20%。
八、結語（略）
參考文獻
- OSHA, Occupational Exposure to Respirable Crystalline Silica, U.S. Department of Labor, 2016.
- 張曉紅, 李文強. 生物安全實驗室空氣淨化係統的設計與應用[J]. 中國衛生工程學, 2020, 19(4): 45-48.
- 國家標準化管理委員會. GB/T 14295-2019 空氣過濾器[S]. 北京: 中國標準出版社, 2019.
- ISO 16890-1:2016, Air filter for general ventilation — Part 1: Technical specifications.
- American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers. ASHRAE Standard 52.2-2017, Method of Testing General Ventilation Air-Cleaning Devices for Removal Efficiency by Particle Size.
- Camfil Official Website. Hi-Flo M Series Medium Efficiency Filters. http://www.camfil.com/
- Donaldson Company Inc. Ultra-Web M Filter Media. http://www.donaldson.com/
- 百度百科. 空氣過濾器. http://baike.baidu.com/item/%E7%A9%BA%E6%B0%94%E8%BF%87%E6%BB%A4%E5%99%A8/10884891
- 王建國, 劉誌勇. 實驗室通風係統設計與節能優化[M]. 北京: 科學出版社, 2018.
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