從HEPA到ULPA：高效風口過濾器效率等級詳解 在空氣淨化領域，高效空氣過濾器（High-Efficiency Particulate Air Filter, HEPA）和超低穿透空氣過濾器（Ultra-Low Penetration Air Filter, ULPA）是保障...
從HEPA到ULPA：高效風口過濾器效率等級詳解
在空氣淨化領域，高效空氣過濾器（High-Efficiency Particulate Air Filter, HEPA）和超低穿透空氣過濾器（Ultra-Low Penetration Air Filter, ULPA）是保障空氣質量、控製微粒汙染的關鍵設備。它們廣泛應用於醫院手術室、實驗室、製藥車間、電子潔淨廠房等對空氣潔淨度要求極高的場所。隨著工業技術的發展和人們對健康環境需求的提升，關於HEPA與ULPA過濾器的分類、標準、性能參數及應用場景的研究日益深入。
本文將係統梳理高效風口過濾器的效率等級體係，重點介紹HEPA與ULPA的區別、產品參數、國際國內標準，並結合實際應用案例進行分析，旨在為工程設計、采購選型及維護管理提供全麵參考。
一、高效風口過濾器概述
高效風口過濾器是一種用於去除空氣中懸浮顆粒物的裝置，其核心功能是通過濾材捕集0.1~5μm範圍內的微粒。根據過濾效率的不同，通常分為HEPA和ULPA兩大類。
1.1 定義與基本原理
- HEPA（High Efficiency Particulate Air Filter）：指在額定風量下，對直徑≥0.3μm的顆粒物過濾效率不低於99.97%的空氣過濾器。
- ULPA（Ultra Low Penetration Air Filter）：指在相同測試條件下，對≥0.12μm顆粒的過濾效率不低於99.999%的空氣過濾器。
兩者的區別主要體現在：
| 項目 | HEPA | ULPA |
|---|---|---|
| 顆粒尺寸 | ≥0.3μm | ≥0.12μm |
| 過濾效率 | ≥99.97% | ≥99.999% |
| 穿透率 | ≤0.03% | ≤0.001% |
| 應用場景 | 醫療、生物安全二級實驗室 | 生物安全三級以上實驗室、半導體潔淨間 |
來源：ASHRAE Standard 52.2-2017；IEST-RP-CC001.4；《GB/T 13554-2020 高效空氣過濾器》
1.2 結構組成
高效風口過濾器一般由以下幾個部分構成：
- 濾芯材料：多采用玻璃纖維或合成纖維，具有高孔隙率和良好的機械強度；
- 框架結構：常用鋁合金、鍍鋅鋼板或塑料材質；
- 密封材料：矽膠或聚氨酯密封條，確保氣密性；
- 出風口導向板：優化氣流分布，減少渦流和壓損。
二、國際與國內標準體係對比
高效過濾器的標準體係主要包括ISO、IEC、ASHRAE、EN以及中國國家標準等。以下為幾個主要標準的對比：
| 標準名稱 | 發布機構 | 主要內容 | 適用對象 |
|---|---|---|---|
| ISO 45001 | 國際標準化組織 | 職業健康安全管理體係 | 工廠、實驗室 |
| ASHRAE 52.2 | 美國采暖製冷空調工程師協會 | 顆粒物過濾效率測試方法 | HVAC係統 |
| IEST-RP-CC001.4 | 美國環境科學與技術學會 | HEPA/ULPA安裝與檢測規範 | 潔淨室 |
| EN 1822 | 歐洲標準委員會 | HEPA/ULPA分級標準 | 歐洲市場 |
| GB/T 13554-2020 | 中華人民共和國國家標準化管理委員會 | HEPA製造與檢驗標準 | 國內生產與使用單位 |
其中，EN 1822是目前權威的高效過濾器分級標準之一，它將HEPA進一步細分為H10-H14，ULPA分為U15-U17，具體如下：
| 分級 | 測試粒子大小（μm） | 小過濾效率（%） | 對應穿透率（%） |
|---|---|---|---|
| H10 | 0.3 | 85 | 15 |
| H11 | 0.3 | 95 | 5 |
| H12 | 0.3 | 99.5 | 0.5 |
| H13 | 0.3 | 99.95 | 0.05 |
| H14 | 0.3 | 99.995 | 0.005 |
| U15 | 0.12 | 99.999 | 0.001 |
| U16 | 0.12 | 99.9995 | 0.0005 |
| U17 | 0.12 | 99.99995 | 0.00005 |
資料來源：EN 1822:2009 + A1:2015《Particulate air filters for general ventilation — Determination of the filtration efficiency and classification》
三、HEPA與ULPA的產品參數詳解
為了便於比較，午夜视频一区以某品牌高效過濾器為例，列出其典型技術參數如下：
3.1 HEPA過濾器參數表
| 參數項 | 型號A | 型號B | 型號C |
|---|---|---|---|
| 尺寸（mm） | 610×610×90 | 484×484×90 | 305×305×69 |
| 初始阻力（Pa） | ≤220 | ≤200 | ≤180 |
| 額定風量（m³/h） | 1000 | 800 | 500 |
| 過濾效率（≥0.3μm） | ≥99.97% | ≥99.99% | ≥99.995% |
| 材質 | 玻璃纖維 | 合成纖維 | 複合材料 |
| 使用溫度範圍 | -10℃～80℃ | -10℃～70℃ | -20℃～60℃ |
| 認證標準 | EN 1822 H13 | ISO 45001 | GB/T 13554 |
3.2 ULPA過濾器參數表
| 參數項 | 型號X | 型號Y | 型號Z |
|---|---|---|---|
| 尺寸（mm） | 610×610×90 | 484×484×90 | 305×305×69 |
| 初始阻力（Pa） | ≤300 | ≤280 | ≤250 |
| 額定風量（m³/h） | 1000 | 800 | 500 |
| 過濾效率（≥0.12μm） | ≥99.999% | ≥99.9995% | ≥99.9999% |
| 材質 | 超細玻璃纖維 | PTFE塗層纖維 | 多層複合膜 |
| 使用溫度範圍 | -10℃～80℃ | -10℃～70℃ | -20℃～60℃ |
| 認證標準 | EN 1822 U15 | ISO 45001 | GB/T 13554 |
說明：上述數據來源於某知名品牌官網及產品說明書，供參考。
四、HEPA與ULPA的應用場景對比
高效過濾器的選擇需根據使用環境對空氣潔淨度的要求來決定。不同行業對空氣潔淨等級有明確規定，如《GB 50073-2013 潔淨廠房設計規範》中規定了各類潔淨室的空氣潔淨度等級標準。
4.1 不同潔淨等級對應過濾器類型
| 潔淨等級（ISO） | 典型應用 | 推薦過濾器類型 |
|---|---|---|
| ISO Class 8 | 普通生產車間 | F7-F9初效+HEPA |
| ISO Class 7 | 實驗室、包裝車間 | F7-F9初效+HEPA H13 |
| ISO Class 6 | 製藥車間、醫療器械裝配 | F7-F9初效+HEPA H14 |
| ISO Class 5 | 半導體封裝、生物安全三級實驗室 | F7-F9初效+ULPA U15 |
| ISO Class 4 | 芯片製造、疫苗研發實驗室 | F7-F9初效+ULPA U16-U17 |
資料來源：GB 50073-2013《潔淨廠房設計規範》；ISO 14644-1:2015《Cleanrooms and associated controlled environments — Part 1: Classification and monitoring of air cleanliness by particle concentration》
4.2 典型應用案例
（1）醫院手術室淨化係統
某三甲醫院新建手術部采用“三級過濾”係統：
- 初效：G4級金屬網過濾器；
- 中效：F7袋式過濾器；
- 高效：HEPA H14型風口過濾器；
- 控製目標：達到ISO Class 6（百級）潔淨度。
該係統運行一年後實測數據顯示，PM0.3粒子濃度穩定在<10個/L，符合臨床手術環境要求。
（2）芯片製造潔淨車間
某半導體企業晶圓生產線潔淨區采用雙ULPA過濾係統：
- 初效+F7中效+ULPA U17；
- 空氣潔淨度達到ISO Class 4；
- 每小時換氣次數>60次；
- 溫濕度控製精度±0.5℃，±3%RH。
此配置可有效控製納米級顆粒汙染，保證芯片良品率。
五、高效風口過濾器的測試與認證流程
高效過濾器的性能評估需經過嚴格的測試程序，包括初始阻力、容塵量、過濾效率、泄漏檢測等。
5.1 主要測試方法
| 測試項目 | 測試方法 | 標準依據 |
|---|---|---|
| 初始阻力 | 風速計測量法 | ASHRAE 52.2 |
| 過濾效率 | 光散射法、粒子計數法 | EN 1822 |
| 泄漏檢測 | 掃描檢漏法（DOP法） | IEST-RP-CC001.4 |
| 容塵量 | 稱重法 | JIS B 9927 |
5.2 認證流程圖解
樣品準備 → 性能測試（效率、阻力等） → 泄漏檢測 → 報告生成 → 提交認證申請 → 專家評審 → 頒發證書5.3 國內外認證機構一覽
| 機構名稱 | 所屬國家 | 認證範圍 |
|---|---|---|
| TÜV SÜD | 德國 | CE認證、EN 1822 |
| NSF International | 美國 | HEPA醫療用途認證 |
| CMA/CNAS | 中國 | 國家計量認證、實驗室認可 |
| Intertek | 英國 | ULPA產品出口認證 |
| SGS | 瑞士 | 全球通用質量認證 |
六、高效風口過濾器的選型與維護要點
6.1 選型考慮因素
在選擇高效風口過濾器時，應綜合考慮以下因素：
- 潔淨度等級要求：確定所需過濾效率（HEPA/ULPA）；
- 風量與風速匹配：避免壓降過大影響係統效率；
- 空間限製：風口尺寸、安裝方式是否適配；
- 溫濕度適應性：某些特殊場合需耐高溫或高濕；
- 使用壽命與成本：長期運行下的更換周期與經濟性；
- 環保與回收：是否符合RoHS、REACH等環保法規。
6.2 維護與更換建議
高效過濾器屬於一次性耗材，但合理維護可延長其使用壽命：
- 定期檢查壓差：當壓差超過初始值2倍時應考慮更換；
- 掃描檢漏：每季度進行一次DOP掃描，發現泄漏及時處理；
- 清潔外框：防止積灰造成二次汙染；
- 記錄運行數據：建立維護檔案，便於追蹤壽命與故障趨勢。
參考文獻
-
ASHRAE Standard 52.2-2017. Method of Testing General Ventilation Air-Cleaning Devices for Removal Efficiency by Particle Size. Atlanta: ASHRAE, 2017.
-
EN 1822:2009 + A1:2015. Particulate air filters for general ventilation — Determination of the filtration efficiency and classification. Brussels: CEN, 2015.
-
IEST-RP-CC001.4. Testing HEPA and ULPA Filters. Institute of Environmental Sciences and Technology, 2004.
-
GB/T 13554-2020. High-efficiency particulate air filter. Beijing: Standards Press of China, 2020.
-
GB 50073-2013. Code for design of clean rooms. Beijing: China Planning Press, 2013.
-
ISO 14644-1:2015. Cleanrooms and associated controlled environments — Part 1: Classification and monitoring of air cleanliness by particle concentration. Geneva: ISO, 2015.
-
日本工業標準JIS B 9927:2010. Testing methods for performance of high-efficiency particulate air filters.
-
王誌剛, 張麗娟. 《空氣淨化與高效過濾器》. 北京: 化學工業出版社, 2018.
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百度百科詞條“HEPA過濾器”、“ULPA過濾器”，訪問時間：2024年12月。
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