如何選擇適合潔淨廠房使用的中效空氣過濾器 一、引言：潔淨廠房與空氣過濾的重要性 在現代工業生產中，尤其是半導體製造、醫藥製藥、生物工程、精密電子等高科技領域，對環境的潔淨度要求極為嚴格。潔...
如何選擇適合潔淨廠房使用的中效空氣過濾器
一、引言：潔淨廠房與空氣過濾的重要性
在現代工業生產中，尤其是半導體製造、醫藥製藥、生物工程、精密電子等高科技領域，對環境的潔淨度要求極為嚴格。潔淨廠房（Clean Room）作為控製空氣中懸浮粒子濃度的核心空間，其空氣質量直接關係到產品的合格率和設備的運行穩定性。
空氣過濾係統是潔淨廠房中關鍵的技術環節之一，其中中效空氣過濾器（Medium Efficiency Air Filter）處於整個空氣處理流程中的核心位置，承擔著攔截較大顆粒物、保護高效過濾器、延長其使用壽命的重要作用。因此，如何科學合理地選擇適用於特定潔淨廠房的中效空氣過濾器，成為工程設計與運維管理中的重點課題。
本文將從多個維度出發，係統分析中效空氣過濾器的選型原則、技術參數、性能指標、應用場景及國內外相關標準，結合實際案例和文獻資料，幫助讀者全麵掌握中效空氣過濾器的選擇方法。
二、中效空氣過濾器的基本概念與分類
2.1 中效空氣過濾器的定義
根據《GB/T 14295-2008 空氣過濾器》國家標準，中效空氣過濾器是指對粒徑大於等於1.0μm的顆粒具有較高過濾效率的空氣過濾裝置，其效率通常在30%~70%之間。這類過濾器主要應用於中央空調係統的中間級過濾，用於去除空氣中的中等大小顆粒物，如灰塵、花粉、纖維等。
2.2 中效空氣過濾器的分類
根據結構形式、濾材類型以及安裝方式，中效空氣過濾器可細分為以下幾類：
| 分類方式 | 類型 | 特點 |
|---|---|---|
| 按結構形式 | 袋式過濾器 | 多袋設計，容塵量大，壓降低 |
| 板式過濾器 | 結構緊湊，適用於空間受限場所 | |
| 折疊式過濾器 | 過濾麵積大，效率高 | |
| 按濾材材質 | 玻璃纖維 | 高溫耐受性好，但價格較高 |
| 合成纖維 | 成本低，應用廣泛 | |
| 無紡布 | 容塵量大，適於中效過濾 | |
| 按安裝方式 | 插入式 | 易於更換，常用於模塊化空調係統 |
| 卡入式 | 安裝方便，密封性較好 |
三、中效空氣過濾器的主要性能參數
選擇中效空氣過濾器時，必須綜合考慮其性能參數，以確保其在實際應用中的穩定性和經濟性。以下是幾個關鍵參數及其意義：
3.1 初始阻力（Initial Resistance）
初始阻力是指過濾器在新狀態下通過一定風量時所產生的壓力損失，單位為Pa。該值越小，風機能耗越低。
| 過濾器類型 | 初始阻力範圍（Pa） |
|---|---|
| 袋式中效過濾器 | 50~120 |
| 板式中效過濾器 | 30~80 |
| 折疊式中效過濾器 | 60~150 |
3.2 平均計重效率（Arrestance）
平均計重效率表示過濾器對人工塵的總攔截能力，一般以百分比表示。它反映的是過濾器對大顆粒（>5μm）的捕集能力。
| 效率等級 | 計重效率範圍（%） |
|---|---|
| G3 | 60~80 |
| G4 | 80~90 |
| F5 | 90~95 |
| F6 | 95~98 |
注：G級為粗效，F級為中效，根據EN 779:2012標準劃分。
3.3 過濾效率（Fractional Efficiency）
過濾效率指過濾器對某一特定粒徑範圍內顆粒的攔截能力，常用粒徑為0.4μm或1.0μm進行測試。
| 測試粒徑 | 效率範圍（%） |
|---|---|
| 0.4μm | 30~70 |
| 1.0μm | 50~85 |
3.4 容塵量（Dust Holding Capacity）
容塵量是指過濾器在達到終阻力前能容納的大粉塵質量，單位為g/m²。該值越高，更換周期越長。
| 類型 | 容塵量範圍（g/m²） |
|---|---|
| 袋式 | 300~800 |
| 板式 | 100~300 |
| 折疊式 | 200~500 |
3.5 終阻力（Final Resistance）
終阻力是指過濾器需要更換時的阻力值，通常設定為初始阻力的2~3倍。超過此值將導致能耗增加甚至係統失效。
| 類型 | 終阻力推薦值（Pa） |
|---|---|
| 袋式 | 250~400 |
| 板式 | 150~250 |
| 折疊式 | 200~350 |
四、中效空氣過濾器選型的關鍵因素
4.1 潔淨廠房的設計等級與用途
不同行業對潔淨度的要求差異較大，應依據ISO 14644-1標準確定潔淨等級，並據此選擇合適的過濾器配置。
| ISO等級 | 大允許顆粒數（個/m³）（≥0.5μm） | 應用領域示例 |
|---|---|---|
| ISO 5 | ≤10,000 | 半導體、精密光學 |
| ISO 6 | ≤100,000 | 醫藥製劑 |
| ISO 7 | ≤1,000,000 | 食品加工 |
| ISO 8 | ≤10,000,000 | 普通電子裝配 |
對於ISO 5~6級潔淨室，建議采用F6及以上級別的中效過濾器作為預過濾，配合HEPA/ULPA使用。
4.2 係統風量與風速匹配
過濾器的迎麵風速（Face Velocity）直接影響其阻力與效率。一般推薦迎麵風速為2.5~3.5 m/s，過高會導致效率下降，過低則增加初投資。
| 風速範圍（m/s） | 影響 |
|---|---|
| <2.0 | 增加初投資，效率略升 |
| 2.5~3.5 | 推薦範圍，平衡效率與成本 |
| >4.0 | 效率下降，阻力上升 |
4.3 環境溫度與濕度影響
某些過濾材料在高溫或高濕環境下性能會下降，如玻璃纖維在潮濕環境中易軟化，合成纖維可能吸附水分導致效率波動。因此，在高溫高濕區域應優先選用抗濕性能好的濾材。
| 濾材類型 | 耐溫範圍（℃） | 耐濕性 |
|---|---|---|
| 玻璃纖維 | -20~250 | 一般 |
| 合成纖維 | -20~100 | 較好 |
| 無紡布 | -10~80 | 差 |
4.4 使用壽命與維護成本
中效過濾器的更換頻率直接影響運營成本。容塵量高的袋式過濾器可延長更換周期，減少人工維護次數。
| 類型 | 更換周期（月） |
|---|---|
| 袋式 | 6~12 |
| 板式 | 3~6 |
| 折疊式 | 4~8 |
4.5 防火性能要求
部分潔淨廠房對防火等級有特殊要求，需選用阻燃型過濾器。目前常用的阻燃等級為UL 900 Class 2及以上。
五、國內外中效空氣過濾器標準與認證體係
5.1 國內標準
- GB/T 14295-2008《空氣過濾器》：規定了空氣過濾器的分類、性能測試方法和試驗條件。
- GB/T 13554-2020《高效空氣過濾器》：雖然主要針對高效過濾器，但也對中效過濾器的上下遊配套提出要求。
- JG/T 404-2013《空氣淨化器用空氣過濾器》：適用於空氣淨化設備中的中效過濾器。
5.2 國際標準
- EN 779:2012《Particle air filters for general ventilation – Determination of the filtration performance》：歐洲標準，將中效過濾器劃分為F5-F9等級。
- ASHRAE 52.2-2017《Method of Testing General Ventilation Air-Cleaning Devices for Removal Efficiency by Particle Size》：美國標準，強調按粒徑分級的效率評估。
- ISO 16890係列標準：新國際標準，替代EN 779和ASHRAE 52.2，以PM1、PM2.5、PM10為基礎進行評級。
| 標準名稱 | 發布機構 | 主要內容 |
|---|---|---|
| EN 779:2012 | CEN（歐洲標準化委員會） | 按效率分級F5-F9 |
| ASHRAE 52.2 | ASHRAE（美國供暖製冷空調工程師協會） | 按粒徑分級效率 |
| ISO 16890 | ISO | 按PM汙染物分級，ePM1、ePM2.5、ePM10 |
5.3 認證體係對比
| 認證體係 | 國家/地區 | 適用範圍 | 代表機構 |
|---|---|---|---|
| CE認證 | 歐盟 | 產品進入歐盟市場的強製性認證 | TÜV、SGS |
| UL認證 | 美國 | 安全與防火認證 | UL公司 |
| CCC認證 | 中國 | 國內強製性產品認證 | CNCA |
| HEPA認證 | 全球通用 | 高效過濾器專用認證 | IEST、DOP測試 |
六、典型應用場景與選型建議
6.1 半導體製造車間
特點：極高潔淨度（ISO 4~5），對微粒極其敏感。
建議：
- 選用F7-F9級別折疊式或袋式中效過濾器；
- 搭配HEPA/ULPA高效過濾器；
- 使用玻璃纖維或高性能合成纖維材料；
- 控製迎麵風速在2.5~3.0 m/s；
- 定期監測壓差變化並及時更換。
6.2 醫藥潔淨室（GMP車間）
特點：需滿足GMP規範，兼顧微生物控製與顆粒過濾。
建議：
- 選用F6-F8中效過濾器；
- 優先采用抗菌塗層濾材；
- 設置定期滅菌程序；
- 使用袋式或板式過濾器便於更換；
- 注意防火與防黴性能。
6.3 食品加工潔淨區
特點：中等潔淨度要求（ISO 7~8），關注微生物汙染。
建議：
- 選用F5-F7中效過濾器；
- 使用食品級材料，避免異味釋放；
- 強調濾材的可清洗性與環保性；
- 安裝位置遠離原料區；
- 配合紫外線殺菌設備使用。
6.4 電子組裝車間
特點：中等潔淨度，重視靜電控製。
建議：
- 選用F6-F7中效過濾器；
- 使用防靜電處理濾材；
- 控製風速在3.0 m/s以內；
- 配合離子風機使用；
- 采用插拔式安裝便於維護。
七、中效空氣過濾器品牌與市場比較
| 品牌 | 國別 | 優勢 | 應用領域 |
|---|---|---|---|
| Camfil（康斐爾） | 瑞典 | 高端過濾解決方案，全球領先 | 半導體、醫院 |
| Freudenberg（科德寶） | 德國 | 材料科技先進，產品多樣化 | 醫藥、汽車 |
| Donaldson（唐納森） | 美國 | 工業除塵專家，耐久性強 | 工廠、實驗室 |
| Honeywell（霍尼韋爾） | 美國 | 智能控製係統集成能力強 | 智能潔淨室 |
| 中科睿賽（CASC Reisor） | 中國 | 國產高端品牌，性價比高 | 國內潔淨工程 |
| 蘇州佳合 | 中國 | 本地化服務強，價格親民 | 食品、電子 |
八、常見問題與對策
8.1 過濾效率不達標
原因：
- 濾材質量不合格；
- 安裝不嚴密導致旁通泄漏；
- 迎麵風速過高。
對策：
- 選用正規廠家產品；
- 加強密封設計；
- 調整風速至推薦範圍。
8.2 壓力損失過大
原因：
- 濾材堵塞嚴重；
- 濾芯結構不合理；
- 係統風量匹配不當。
對策：
- 提前規劃更換周期；
- 選用大容塵量濾芯；
- 優化係統風道設計。
8.3 微生物滋生
原因：
- 濾材吸水性強；
- 環境濕度高；
- 缺乏定期消毒。
對策：
- 使用抗菌濾材；
- 控製環境濕度；
- 定期清潔與更換。
九、結語（略）
參考文獻
- GB/T 14295-2008，《空氣過濾器》
- GB/T 13554-2020，《高效空氣過濾器》
- JG/T 404-2013，《空氣淨化器用空氣過濾器》
- EN 779:2012, Particle air filters for general ventilation – Determination of the filtration performance
- ASHRAE Standard 52.2-2017, Method of Testing General Ventilation Air-Cleaning Devices for Removal Efficiency by Particle Size
- ISO 16890-1:2016, Air filter units for general ventilation – Part 1: Technical specifications
- Camfil Group. (2023). Medium Efficiency Filters Product Catalog. Retrieved from http://www.camfil.com
- Freudenberg Filtration Technologies. (2022). Technical Guide for Industrial and HVAC Filtration.
- 劉振源, 張麗華. (2020). 《潔淨廠房空氣過濾係統設計與優化》. 北京: 機械工業出版社.
- 王建軍, 李偉. (2021). “中效空氣過濾器在醫藥潔淨室中的應用研究”. 《潔淨與空調技術》, 第36卷(4), 45-49.
- 黃誌剛. (2019). “高效與中效過濾器組合在半導體潔淨室中的節能分析”. 《暖通空調》, 第49卷(12), 78-82.
如需進一步了解某類中效過濾器的具體型號、性能曲線或選型計算工具，請參考各廠商官網或聯係專業供應商獲取詳細技術支持文檔。
