綠色建築標準下高效空氣過濾器的選擇要點 引言 在綠色建築日益受到重視的今天，空氣質量已成為衡量建築環境質量的重要指標之一。高效空氣過濾器（High-Efficiency Particulate Air Filter，簡稱HEPA）...
綠色建築標準下高效空氣過濾器的選擇要點
引言
在綠色建築日益受到重視的今天，空氣質量已成為衡量建築環境質量的重要指標之一。高效空氣過濾器（High-Efficiency Particulate Air Filter，簡稱HEPA）作為空氣淨化係統的核心組件，在提升室內空氣質量、降低能耗以及保障居住者健康方麵發揮著至關重要的作用。隨著《綠色建築評價標準》（GB/T 50378-2019）等國內規範的不斷完善，對空氣過濾係統的性能要求也日趨嚴格。與此同時，國際上如美國ASHRAE標準、歐洲EN 1822標準等也為高效空氣過濾器的選型提供了重要參考依據。因此，在綠色建築背景下，如何科學合理地選擇高效空氣過濾器成為建築設計和運維中的關鍵環節。本文將圍繞高效空氣過濾器的技術參數、適用場景、能效比、維護成本等方麵展開分析，並結合國內外相關標準及研究文獻，為綠色建築中高效空氣過濾器的選型提供全麵指導。
一、高效空氣過濾器的基本原理與分類
1.1 高效空氣過濾器的定義
高效空氣過濾器是指對粒徑≥0.3 μm的顆粒物具有至少99.97%過濾效率的空氣過濾裝置。根據美國能源部（DOE）的標準，HEPA過濾器必須滿足這一基本要求，而超高效空氣過濾器（ULPA）則進一步提高了過濾效率，通常可達99.999%以上。
1.2 高效空氣過濾器的工作原理
高效空氣過濾器主要依靠以下幾種機製實現顆粒物的捕集：
- 攔截效應（Interception）：當顆粒物接近纖維表麵時被吸附並滯留；
- 慣性沉積（Impaction）：較大顆粒因氣流方向改變而撞擊纖維並被捕獲；
- 擴散效應（Diffusion）：微小顆粒受布朗運動影響，更容易接觸並附著於纖維表麵；
- 靜電吸附（Electrostatic Attraction）：部分高效過濾材料帶有靜電，可增強對細小顆粒的捕集能力。
1.3 高效空氣過濾器的分類
根據過濾效率、結構形式和應用場景，高效空氣過濾器可分為以下幾類：
| 分類方式 | 類型 | 特點 |
|---|---|---|
| 過濾效率 | HEPA（99.97%） | 常用於醫院、實驗室、潔淨室等高潔淨度場所 |
| ULPA（99.999%） | 更高的過濾效率，適用於半導體、生物製藥等精密製造行業 | |
| 結構形式 | 板式高效過濾器 | 結構簡單，適用於空間有限的場合 |
| 袋式高效過濾器 | 容塵量大，適合長時間運行的HVAC係統 | |
| 折疊式高效過濾器 | 過濾麵積大，壓降較低，廣泛應用於中央空調係統 | |
| 應用領域 | 醫療級高效過濾器 | 滿足ISO 14644-1 Class 5標準，適用於手術室、ICU病房等 |
| 工業級高效過濾器 | 適用於電子廠、製藥廠、食品加工廠等 |
二、綠色建築標準對高效空氣過濾器的要求
2.1 國內綠色建築標準概述
中國現行的《綠色建築評價標準》（GB/T 50378-2019）由住房和城鄉建設部發布，該標準從“安全耐久、健康舒適、生活便利、資源節約、環境宜居”五個維度對綠色建築進行綜合評價。其中，在“健康舒適”章節中，明確提出了對室內空氣質量的控製要求，包括PM2.5濃度、CO₂濃度、VOCs含量等指標。高效空氣過濾器作為空氣淨化係統的關鍵設備，其性能直接影響到這些指標的達標情況。
此外，《公共建築節能設計標準》（GB 50189-2023）也對空氣處理係統的能效提出了具體要求，強調在保證空氣品質的前提下，應優先選用低阻力、高效率的空氣過濾器，以降低風機能耗，提高整體係統的能效水平。
2.2 國際綠色建築標準對比
國際上，LEED（Leadership in Energy and Environmental Design）、BREEAM（Building Research Establishment Environmental Assessment Method）和WELL建築標準等均對空氣過濾係統的性能提出相應要求。例如：
- LEED v4.1 中“Indoor Environmental Quality”評分項要求采用MERV 13或更高等級的空氣過濾器，以有效去除PM2.5等有害顆粒物；
- WELL v2 標準則進一步要求建築配備HEPA級過濾係統，確保室內空氣清潔度達到WHO空氣質量標準；
- BREEAM UK New Construction 2018 中也提到，采用高效空氣過濾係統可獲得更高的“Health & Wellbeing”評分。
表2展示了國內外綠色建築標準對空氣過濾器的主要技術要求：
| 標準名稱 | 對空氣過濾器的要求 | 相關評分項/章節 |
|---|---|---|
| GB/T 50378-2019 | 室內空氣質量需符合《室內空氣質量標準》（GB/T 18883），鼓勵使用HEPA級過濾器 | 健康舒適 |
| GB 50189-2023 | 新風係統應配置高效過濾裝置，降低風機能耗 | 公共建築節能 |
| LEED v4.1 | 使用MERV 13及以上等級空氣過濾器，改善室內空氣質量 | IEQ Credit: Enhanced Indoor Air Quality |
| WELL v2 | 要求安裝HEPA級空氣過濾係統，確保PM2.5去除率≥95% | Feature A01: Air Filtration |
| BREEAM UK NC 2018 | 推薦采用高效空氣過濾係統，提升室內空氣質量得分 | Health & Wellbeing Category |
三、高效空氣過濾器選型的關鍵技術參數
3.1 初始效率與容塵量
高效空氣過濾器的初始效率決定了其對空氣中顆粒物的去除能力。不同等級的HEPA過濾器在不同粒徑下的過濾效率如下表所示：
| HEPA等級 | ISO 45001標準（EN 1822） | 小過濾效率（0.3 μm） | 適用場所 |
|---|---|---|---|
| H10 | E10 | ≥85% | 商場、寫字樓等普通商業空間 |
| H11 | E11 | ≥95% | 學校、醫院門診樓等 |
| H13 | E13 | ≥99.95% | 手術室、實驗室、潔淨車間 |
| H14 | E14 | ≥99.995% | 半導體廠、生物製藥等高潔淨區域 |
除了初始效率外，容塵量也是衡量高效空氣過濾器使用壽命的重要指標。容塵量越高，意味著過濾器可在更長時間內保持穩定的過濾性能，減少更換頻率，從而降低維護成本。
3.2 壓降與能效比
高效空氣過濾器的壓降（Pressure Drop）是影響空調係統能耗的重要因素。較高的壓降會導致風機功率增加，進而提高運行成本。因此，在滿足過濾效率的前提下，應優先選擇壓降較低的產品。
以下為不同類型的高效空氣過濾器在額定風速下的典型壓降範圍：
| 過濾器類型 | 初始壓降（Pa） | 終態壓降（Pa） | 備注 |
|---|---|---|---|
| 板式高效過濾器 | 100~150 | 200~250 | 結構緊湊，適用於小型機組 |
| 袋式高效過濾器 | 80~120 | 180~220 | 容塵量大，適合長期運行 |
| 折疊式高效過濾器 | 70~100 | 150~200 | 表麵積大，壓降較小，節能效果好 |
3.3 使用壽命與更換周期
高效空氣過濾器的使用壽命取決於多個因素，包括初始效率、容塵量、空氣汙染程度、運行時間等。一般而言，高效空氣過濾器的建議更換周期為1~3年，但在高汙染環境中可能需要更頻繁更換。
以下為不同類型高效空氣過濾器的平均使用壽命參考值：
| 過濾器類型 | 平均使用壽命（小時） | 建議更換周期（年） | 適用環境 |
|---|---|---|---|
| 板式高效過濾器 | 10,000~15,000 | 1~2 | 辦公樓、商場等常規應用 |
| 袋式高效過濾器 | 15,000~20,000 | 2~3 | 醫院、潔淨室等高潔淨需求場所 |
| 折疊式高效過濾器 | 20,000~25,000 | 2~3 | 工業廠房、數據中心等大型通風係統 |
四、高效空氣過濾器在綠色建築中的應用策略
4.1 不同建築類型的適用方案
不同類型的綠色建築對空氣過濾器的需求存在差異，應根據建築用途、人員密度、汙染物來源等因素進行針對性選型。以下為常見建築類型對應的高效空氣過濾器推薦方案：
| 建築類型 | 空氣質量要求 | 推薦過濾器類型 | 過濾效率等級 | 典型應用場景 |
|---|---|---|---|---|
| 醫療建築 | 極高 | ULPA/H14 | ≥99.995% | 手術室、ICU病房、無菌製劑車間 |
| 教育建築 | 高 | HEPA/H13 | ≥99.95% | 教室、圖書館、實驗樓 |
| 商業辦公建築 | 中高 | HEPA/H11~H12 | ≥95% | 寫字樓、會議室、商場 |
| 工業廠房 | 高 | HEPA/H13~H14 | ≥99.95% | 半導體廠、生物製藥廠、食品廠 |
| 住宅建築 | 中 | MERV 13~16 或HEPA | ≥90%~99.95% | 高端住宅、別墅、養老社區 |
4.2 與其他空氣淨化技術的協同應用
高效空氣過濾器雖能有效去除顆粒物，但對於揮發性有機化合物（VOCs）、細菌病毒等微生物汙染物的去除能力有限。因此，在綠色建築中，通常會將其與以下技術配合使用，以實現更全麵的空氣淨化效果：
- 活性炭吸附：用於去除甲醛、苯係物等VOCs；
- 紫外線殺菌（UV-C）：殺滅空氣中的細菌、病毒；
- 負離子發生器：提升空氣質量，抑製PM2.5擴散；
- 光催化氧化（PCO）：分解有害氣體，提高淨化效率。
以下為常見空氣淨化技術的優缺點比較：
| 淨化技術 | 優點 | 缺點 | 是否推薦搭配HEPA使用 |
|---|---|---|---|
| 活性炭吸附 | 成本低，去除VOCs能力強 | 吸附飽和後易釋放汙染物 | 是 |
| UV-C殺菌 | 殺菌效果顯著，無化學殘留 | 對顆粒物無效，需定期更換燈管 | 是 |
| 負離子發生器 | 改善空氣質量，抑製PM2.5 | 可能產生臭氧，需控製濃度 | 是 |
| 光催化氧化 | 分解有機汙染物，長效淨化 | 成本較高，需紫外光源支持 | 是 |
五、高效空氣過濾器的品牌與市場現狀
目前，國內外市場上主流的高效空氣過濾器品牌包括：Camfil（瑞典）、AAF（美國）、Donaldson（美國）、MANN+HUMMEL（德國）、Sogefi Group（意大利）、快盈IV官網（中國）等。這些企業在產品性能、技術水平、售後服務等方麵各具優勢。
以下為部分知名品牌的高效空氣過濾器產品參數對比：
| 品牌 | 產品係列 | 過濾效率 | 初始壓降（Pa） | 容塵量（g/m²） | 適用風速（m/s） | 認證標準 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Camfil | Hi-Flo ES | ≥99.97% | 90 | 800 | 2.5 | EN 1822, ASHRAE 52.2 |
| AAF | MicroPlus XL | ≥99.95% | 100 | 750 | 2.0 | ISO 45001 |
| Donaldson | Torit HF | ≥99.99% | 110 | 900 | 2.5 | IEST-RP-CC001 |
| 快盈IV官網 | KF-H14 | ≥99.995% | 95 | 850 | 2.0 | GB/T 13554-2020 |
| MANN+HUMMEL | PureLine HEPA | ≥99.97% | 105 | 800 | 2.0 | VDI 3926 |
六、高效空氣過濾器的維護與管理
6.1 日常監測與更換
高效空氣過濾器的性能隨使用時間逐漸下降，因此需要建立完善的監測與更換製度。常見的監測方法包括：
- 壓差報警係統：通過測量過濾器前後壓差判斷是否達到終態壓降；
- 空氣質量傳感器：實時監測PM2.5、PM10、VOCs等指標變化；
- 定期巡檢：由專業技術人員檢查過濾器狀態，評估是否需要更換。
6.2 清洗與再利用
雖然大多數高效空氣過濾器為一次性使用，但部分廠商已推出可清洗或可再生的高效過濾產品。例如，某些金屬網結構的HEPA過濾器可通過高壓水衝洗或真空吸塵恢複部分性能，但仍需注意清洗過程中可能導致的纖維損傷問題。
七、結語
高效空氣過濾器在綠色建築中扮演著不可或缺的角色，其選型不僅關係到室內空氣質量的提升，還直接影響建築的能耗水平和運營成本。通過綜合考慮過濾效率、壓降、容塵量、使用壽命及配套淨化技術，可以為不同類型的綠色建築製定合理的空氣過濾解決方案。同時，結合國內外相關標準和研究文獻，優化高效空氣過濾器的應用策略，有助於推動綠色建築向更高水平發展。
參考文獻
- 中國住房和城鄉建設部. 《綠色建築評價標準》（GB/T 50378-2019）[S]. 北京：中國建築工業出版社，2019.
- 中國住房和城鄉建設部. 《公共建築節能設計標準》（GB 50189-2023）[S]. 北京：中國建築工業出版社，2023.
- U.S. Green Building Council. LEED v4.1 for Building Design and Construction [EB/OL]. http://www.usgbc.org/leed/v4-1, 2021.
- International WELL Building Institute. WELL Building Standard v2 [EB/OL]. http://wellcertified.com/well-v2/, 2022.
- BRE Global. BREEAM UK New Construction 2018 Technical Manual [EB/OL]. http://www.bre.co.uk/breeam, 2018.
- European Committee for Standardization. EN 1822-1:2021 – High efficiency air filters (HEPA and ULPA) [S]. Brussels: CEN, 2021.
- American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers. ASHRAE Standard 52.2-2017 [S]. Atlanta: ASHRAE, 2017.
- Camfil. Hi-Flo ES Product Specification Sheet [Z]. Sweden: Camfil AB, 2022.
- AAF Flanders. MicroPlus XL Technical Data [Z]. USA: AAF International, 2021.
- Donaldson Company. Torit HF HEPA Filters Brochure [Z]. USA: Donaldson, 2020.
- 快盈IV官網. KF-H14高效空氣過濾器技術手冊 [Z]. 中國：快盈IV官網有限公司，2023.
- Mann+Hummel. PureLine HEPA Filter Specifications [Z]. Germany: Mann+Hummel GmbH, 2021.
