折疊式初效過濾器在中央空調係統中的應用與性能分析 一、引言 隨著現代建築對室內空氣質量要求的日益提高，中央空調係統作為保障建築環境舒適性與健康性的關鍵設備，其運行效率與空氣潔淨度直接關係到...
折疊式初效過濾器在中央空調係統中的應用與性能分析
一、引言
隨著現代建築對室內空氣質量要求的日益提高，中央空調係統作為保障建築環境舒適性與健康性的關鍵設備，其運行效率與空氣潔淨度直接關係到人們的生產與生活質量。在中央空調係統的空氣淨化流程中，初效過濾器作為第一道防線，承擔著攔截大顆粒灰塵、毛發、纖維等汙染物的重要任務。其中，折疊式初效過濾器因其結構緊湊、容塵量高、風阻低、更換便捷等優勢，被廣泛應用於商業樓宇、醫院、工廠、機場航站樓等各類通風空調係統中。
本文將圍繞折疊式初效過濾器在中央空調係統中的應用展開深入探討，係統分析其工作原理、技術參數、性能特點、應用場景，並結合國內外權威研究文獻進行性能對比與優化建議，旨在為暖通空調（HVAC）工程設計人員、運維管理人員提供科學參考。
二、折疊式初效過濾器的基本結構與工作原理
2.1 基本結構組成
折疊式初效過濾器主要由以下幾部分構成：
- 濾料層：通常采用無紡布、聚酯纖維或玻璃纖維材料，通過機械熱壓形成波浪形褶皺結構。
- 外框材料：常見為鋁合金、鍍鋅鋼板或ABS塑料，用於支撐濾料並固定於空調機組內。
- 分隔物（可選）：部分高端型號內置鋁條或塑料條以保持褶間距，防止塌陷。
- 密封膠條：確保過濾器與安裝框架之間無縫隙，避免氣流短路。
2.2 工作原理
當含有粉塵的空氣通過折疊式初效過濾器時，在慣性碰撞、攔截和擴散等物理機製作用下，較大顆粒物被濾料表麵捕獲，從而實現對空氣中≥5μm顆粒物的有效去除。由於其多褶結構顯著增加了有效過濾麵積，在相同迎風麵風速條件下，相比平板式初效過濾器具有更高的容塵能力和更低的初始壓降。
三、主要技術參數與性能指標
以下是典型折疊式初效過濾器的關鍵技術參數匯總表：
| 參數名稱 | 典型值範圍 | 單位 | 說明 |
|---|---|---|---|
| 過濾等級 | G3～G4 | EN 779標準 | G3對應效率約65%（>5μm），G4約80%-90% |
| 初始阻力 | 30～60 | Pa | 新濾網在額定風量下的壓降 |
| 額定風量 | 600～3600 | m³/h | 取決於尺寸規格 |
| 容塵量 | 300～800 | g/m² | 達到終阻力前可容納的大灰塵量 |
| 終阻力設定 | 100～150 | Pa | 超過此值需更換濾網 |
| 濾料材質 | 聚酯纖維、無紡布 | — | 抗濕性強，不易黴變 |
| 外框材質 | 鍍鋅板、鋁合金、ABS | — | 根據使用環境選擇 |
| 使用溫度範圍 | -20℃ ～ +70℃ | ℃ | 適用於大多數室內環境 |
| 防火等級 | UL900 Class 2 或 GB/T 17428 B級 | — | 滿足消防規範要求 |
| 尺寸規格（常見） | 484×484×21/25/46 mm 等 | mm | 符合歐洲標準模數 |
注：以上數據綜合自《ASHRAE Handbook—HVAC Systems and Equipment》（2020）、中國國家標準GB/T 14295-2019《空氣過濾器》及國內主流廠商產品手冊。
四、折疊式初效過濾器的應用場景分析
4.1 商業建築中央空調係統
在寫字樓、商場、酒店等大型公共建築中，中央空調係統常年運行，空氣含塵量較高。折疊式初效過濾器安裝於新風段或混合風段，可有效保護後續中效、高效過濾器，延長其使用壽命。例如，北京國貿三期項目在其AHU（空氣處理機組）前端配置了G4級折疊初效過濾器，實測數據顯示其平均運行周期達6個月以上，顯著降低了維護頻率。
4.2 醫療機構通風係統
醫院對空氣質量雖以高效過濾為主，但初效過濾仍不可或缺。根據《醫院潔淨手術部建築技術規範》（GB 50333-2013），潔淨區域空調係統必須設置三級過濾，其中初級過濾用於截留皮屑、織物纖維等大顆粒汙染物。上海瑞金醫院新院區采用帶抗菌塗層的折疊式初效過濾器，不僅提升過濾效率，還抑製微生物滋生，符合醫療環境控製要求。
4.3 工業廠房與潔淨車間
在電子製造、製藥、食品加工等行業，盡管末端常采用HEPA過濾器，但前置初效過濾器的作用不可忽視。德國西門子蘇州工廠在其潔淨室空調係統中引入耐高溫型折疊初效過濾器（高耐溫80℃），配合自動監測壓差報警裝置，實現了對預過濾環節的智能化管理，減少因堵塞導致的能耗上升問題。
4.4 交通樞紐與地鐵係統
地鐵站台人流量大，揚塵嚴重。廣州地鐵多條線路在環控係統中采用模塊化折疊初效過濾器，便於快速拆卸清洗。研究表明（Zhang et al., 2021，《暖通空調》期刊），該類過濾器在PM10去除率方麵可達75%以上，顯著改善地下空間空氣質量。
五、性能影響因素與優化策略
5.1 影響性能的關鍵因素
| 因素 | 對性能的影響 |
|---|---|
| 濾料密度 | 密度過高增加風阻，密度過低降低過濾效率 |
| 褶間距 | 合理間距（一般6～10mm）有助於均勻氣流分布，提升容塵能力 |
| 迎麵風速 | 超過2.5m/s時，效率下降明顯，建議控製在1.5～2.0m/s之間 |
| 環境濕度 | 相對濕度>80%可能導致濾料吸濕結塊，影響透氣性 |
| 安裝密封性 | 存在漏風則整體效率大幅下降，實測漏風率應<3% |
5.2 性能優化路徑
- 材料改性：添加靜電駐極工藝可使聚酯濾料具備持久靜電吸附能力，提升對亞微米顆粒的捕集效率（Wang & Liu, 2019，《中國環境科學》）。
- 結構優化：采用梯度密度設計，即外層疏鬆、內層致密，兼顧低阻與高容塵特性。
- 智能監控集成：結合壓差傳感器與BIM運維平台，實現過濾器狀態實時預警，避免過度運行或提前更換。
- 定期維護製度化：依據ASHRAE Standard 180推薦，每月檢查壓差變化，每季度評估實際積塵情況。
六、國內外研究進展與技術對比
6.1 國際研究動態
美國供暖製冷空調工程師學會（ASHRAE）在其《HVAC Applications》手冊中指出，合理選用初效過濾器可使整個空調係統能耗降低8%～15%。歐洲標準化組織CEN發布的EN 779:2012標準明確將G4級作為大多數非潔淨場所的低推薦等級。
日本學者Tanaka（2018）在《Building and Environment》發表的研究表明，在東京某辦公大樓中將傳統平板初效更換為折疊式後，風機能耗下降11.3%，且PM2.5濃度背景值降低約20%。
6.2 國內技術發展現狀
我國自2019年實施新版GB/T 14295-2019《空氣過濾器》以來，對初效過濾器的測試方法更加嚴格，尤其是計重法效率與人工塵試驗條件更為貼近實際工況。清華大學建築節能研究中心的一項實測項目顯示，在北方某數據中心空調係統中使用高性能折疊初效過濾器後，全年節省電費約18萬元人民幣，投資回收期不足兩年。
此外，國內企業如AAF國際、蘇淨集團、康斐爾（Camfil）中國等已推出具備數字化標簽的智能折疊初效產品，支持NFC掃碼查看生產批次、安裝日期及更換提醒信息，推動行業向智慧運維轉型。
七、典型產品型號對比分析
下表列舉了市場上四款主流品牌的折疊式初效過濾器性能對比：
| 品牌 | 型號 | 過濾等級 | 初始阻力 (Pa) | 容塵量 (g/m²) | 外框材質 | 特色功能 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Camfil | HemiPleat® F7 | G4 | 45 | 750 | 鍍鋅鋼 | 低阻設計，節能認證 |
| AAF China | Durafil ES | G4 | 50 | 700 | 鋁合金 | 抗紫外線，適合戶外新風 |
| 蘇淨 | SJ-CF-G4 | G4 | 55 | 680 | ABS塑料 | 成本低，適用於中小型項目 |
| Freudenberg | Viledon PPF3 | G3/G4可選 | 40 | 800 | 鍍鋅鋼+密封條 | 高容塵，長壽命 |
數據來源：各廠商官網技術白皮書及第三方檢測報告（2022–2023）
從上表可見，進口品牌在壓降控製和材料穩定性方麵表現更優，而國產品牌則在性價比和本地化服務方麵占據優勢。用戶應根據項目預算、運行環境及維護便利性綜合選擇。
八、安裝與運維注意事項
8.1 正確安裝要點
- 確保氣流方向標識與機組一致，嚴禁反向安裝；
- 安裝前清潔框架槽口，避免殘留雜物劃傷密封條；
- 使用專用卡扣或螺釘固定，防止振動鬆脫；
- 多片拚接時注意間隙密封，必要時加裝密封墊片。
8.2 運維管理建議
- 建立過濾器更換台賬，記錄每次更換時間與壓差讀數；
- 推薦采用“壓差+時間”雙指標判斷更換時機；
- 清潔金屬外框時禁用強酸堿溶劑，防止腐蝕；
- 廢棄濾網應按工業廢棄物分類處置，避免二次汙染。
九、經濟性與環保效益評估
9.1 初期投入與運行成本
以一台處理風量為10,000 m³/h的組合式空調機組為例，配置G4級折疊初效過濾器（尺寸592×592×46mm）：
| 項目 | 數值 |
|---|---|
| 單台價格 | 180～250元 |
| 更換周期 | 4～6個月 |
| 年更換次數 | 2次 |
| 年耗材成本 | ≈500元 |
| 年節約風機能耗費用 | ≈1,200元（估算） |
注：節能效益基於壓降降低帶來的風機功率減少計算，假設電價0.8元/kWh，運行時間3000小時/年。
由此可見，盡管折疊式初效過濾器單價高於普通平板式，但其帶來的係統節能效果可在1年內收回增量成本。
9.2 環保價值
使用高效初效過濾器可減少進入大氣的再懸浮顆粒物排放，同時降低中高效過濾器更換頻率，減少固體廢棄物產生。據生態環境部發布的《中國空氣質量改善報告（2022）》，推廣高性能通風過濾技術對城市PM2.5濃度下降貢獻率達3%～5%。
十、未來發展趨勢展望
隨著“雙碳”目標推進和綠色建築標準升級，折疊式初效過濾器正朝著以下幾個方向發展：
- 智能化集成：嵌入RFID芯片或IoT傳感器，實現全生命周期追蹤；
- 可持續材料應用：研發可降解濾料（如PLA生物基纖維），減少塑料汙染；
- 多功能複合化：集成除臭、抗菌、防黴等功能塗層，拓展應用場景；
- 定製化設計：針對特殊工況（高濕、油霧、腐蝕性氣體）開發專用型號；
- 標準化與模塊化：推動統一接口尺寸，提升不同品牌間的互換性。
住房和城鄉建設部正在編製的《綠色建築設計標準》修訂稿中，已明確提出“空調係統應優先選用高容塵、低阻力的折疊式初效過濾裝置”，預示其在未來建築 HVAC 係統中的地位將進一步提升。
（全文完）
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