中效過濾器在實驗室通風係統中的設計選型要點一、引言隨著科學技術的不斷發展，各類科研實驗室的數量不斷增加，對實驗環境的要求也日益嚴格。良好的通風係統是保障實驗室安全運行和實驗人員健康的重...

中效過濾器在實驗室通風係統中的設計選型要點

一、引言

隨著科學技術的不斷發展，各類科研實驗室的數量不斷增加，對實驗環境的要求也日益嚴格。良好的通風係統是保障實驗室安全運行和實驗人員健康的重要基礎設施之一。在實驗室通風係統中，空氣過濾器作為關鍵組成部分，其性能直接影響空氣質量、設備壽命及實驗結果的準確性。

中效過濾器（Medium Efficiency Filter）位於初效過濾器之後、高效或超高效過濾器之前，主要作用是去除空氣中粒徑在1.0~5.0 μm之間的懸浮顆粒物，如細菌、花粉、部分粉塵等。它在空氣淨化係統中起著承上啟下的重要作用，既能有效延長高效過濾器的使用壽命，又能降低係統的整體能耗。

本文將圍繞中效過濾器在實驗室通風係統中的設計與選型要點進行深入探討，內容涵蓋產品參數、選型標準、安裝注意事項、國內外相關標準與規範，並引用國內外權威文獻資料，力求為工程技術人員提供科學、實用的設計參考。

二、中效過濾器的基本原理與分類

2.1 基本原理

中效過濾器通過物理攔截、慣性碰撞、擴散效應等方式捕捉空氣中的微小顆粒。其過濾效率通常以比色法（Colorimetric Method）或計重法（Gravimetric Method）表示，適用於去除中等粒徑範圍內的汙染物。

2.2 分類方式

根據結構形式和材料類型，中效過濾器可分為以下幾類：

類型	材料	特點	應用場景
袋式中效過濾器	合成纖維、玻璃纖維	容塵量大、阻力低、更換方便	大風量空調係統、實驗室通風係統
板式中效過濾器	紙質/合成濾材	結構緊湊、成本低	小型空調機組、潔淨室前段處理
折疊式中效過濾器	玻璃纖維、聚酯纖維	高效、高容塵量、適合自動化生產	醫藥、電子行業淨化係統

三、中效過濾器的主要技術參數

在選型過程中，應重點關注以下幾個關鍵參數：

3.1 過濾效率（Efficiency）

過濾效率是指過濾器對特定粒徑範圍內顆粒的捕集能力。對於中效過濾器而言，通常采用EN 779:2012或ASHRAE 52.2標準進行測試。不同標準下對中效過濾器的等級劃分略有差異。

表1：EN 779:2012中中效過濾器分級標準

等級	初始效率（≥%）	平均效率（≥%）	粒徑範圍（μm）
M5	40	–	>0.4
M6	60	–	>0.4

表2：ASHRAE 52.2中中效過濾器分級標準

等級	小效率報告值MERV（Minimum Efficiency Reporting Value）	粒徑範圍（μm）
MERV 8	70-85%	3.0-10.0
MERV 9	85-90%	1.0-3.0
MERV 10	90-95%	1.0-3.0

注：MERV是美國暖通空調工程師協會（ASHRAE）提出的過濾器效率評價體係，數值越高，過濾效果越好。

3.2 初始壓降（Initial Resistance）

初始壓降是指過濾器在新裝狀態下通過額定風量時產生的阻力，單位一般為Pa。該參數直接影響風機能耗和係統運行成本。

過濾器類型	初始壓降（Pa）
袋式中效	50~150
板式中效	30~80
折疊式中效	40~100

3.3 終阻力（Final Resistance）

終阻力是指過濾器達到建議更換時間時的大允許壓降。超過此值後，需及時更換，以免影響係統效率或造成設備損壞。

過濾器類型	終阻力（Pa）
袋式中效	250~400
板式中效	150~250
折疊式中效	200~350

3.4 容塵量（Dust Holding Capacity）

容塵量是指過濾器在終阻時所能容納的灰塵總量，單位為g/m²。容塵量越大，更換周期越長，維護成本越低。

過濾器類型	容塵量（g/m²）
袋式中效	300~800
板式中效	100~300
折疊式中效	200~600

3.5 風量（Airflow Rate）

風量是決定過濾器尺寸的關鍵因素，通常以m³/h表示。實驗室通風係統中常見風量範圍為500~10,000 m³/h。

四、中效過濾器在實驗室通風係統中的設計要點

4.1 係統需求分析

在進行中效過濾器選型前，應首先明確實驗室通風係統的功能需求，包括：

實驗室類型（化學、生物、物理等）
汙染源種類（揮發性有機物、粉塵、微生物等）
空氣質量要求（ISO 14644-1、GB 50073等）
換氣次數（ACH）
係統總風量
空調送風溫度、濕度控製要求

4.2 過濾級別配置

實驗室通風係統通常采用三級過濾配置：

初效過濾器：用於攔截大顆粒灰塵，保護後續過濾器。
中效過濾器：承擔主要顆粒物去除任務，提升空氣質量。
高效/超高效過濾器：用於潔淨度要求高的區域，如生物安全實驗室（BSL）、潔淨室等。

4.3 選型計算方法

（1）風量匹配計算

公式如下：

$$ Q = A times v $$

其中：

$ Q $：風量（m³/s）
$ A $：風口麵積（m²）
$ v $：風速（m/s）

（2）過濾器數量計算

$$ N = frac{Q}{q} $$

其中：

$ N $：所需過濾器數量
$ q $：單個過濾器的額定風量（m³/h）

4.4 布置方式與安裝位置

中效過濾器一般布置於中央空調箱體內部或風管中段位置，常見安裝方式包括：

垂直安裝
水平安裝
模塊化組合安裝

安裝時應注意密封性、便於更換以及避免局部渦流產生。

五、中效過濾器選型標準與規範依據

5.1 國內標準

我國關於空氣過濾器的標準主要包括：

GB/T 14295-2008《空氣過濾器》
規定了空氣過濾器的技術要求、試驗方法、檢驗規則等內容。
GB/T 13554-2020《高效空氣過濾器》
主要適用於高效過濾器，但部分內容可作中效過濾器選型參考。
JG/T 404-2013《袋式空氣過濾器》
對袋式過濾器的性能指標、檢測方法進行了詳細規定。

5.2 國際標準

國際上廣泛采用的標準有：

EN 779:2012《Particulate air filters for general ventilation – Determination of the filtration performance》
歐洲標準，定義了中效過濾器的分級和測試方法。
ASHRAE Standard 52.2-2017《Method of Testing General Ventilation Air-Cleaning Devices for Removal Efficiency by Particle Size》
美國標準，強調按粒徑分檔效率評估過濾性能。
ISO 16890係列標準
替代EN 779，引入基於PM顆粒物分類的新型評級體係，更貼近實際應用需求。

六、典型應用場景與案例分析

6.1 生物安全實驗室（BSL-2/BSL-3）

在BSL-2及以上等級實驗室中，通風係統需滿足較高的空氣潔淨度和安全性要求。中效過濾器常作為預過濾裝置，配合高效HEPA過濾器使用。

表3：某高校BSL-2實驗室中效過濾器選型參數表

參數項	數值
實驗室麵積	60 m²
換氣次數	12次/小時
總風量	4320 m³/h
過濾器類型	袋式中效
過濾效率	EN779 M6（≥60%）
初始壓降	≤120 Pa
容塵量	≥500 g/m²
更換周期	6~12個月

6.2 化學實驗室

化學實驗室通風係統需處理大量揮發性有機化合物（VOCs）及腐蝕性氣體，中效過濾器在此類環境中主要用於預處理，減少對高效過濾器的負擔。

表4：某化工企業研發中心通風係統中效過濾器配置表

參數項	數值
實驗室用途	化學分析、樣品製備
係統風量	8000 m³/h
過濾器類型	折疊式中效
過濾效率	ASHRAE MERV 9
工作溫度	15~35℃
濕度控製	RH≤60%
使用周期	6個月

七、影響中效過濾器性能的因素分析

7.1 環境溫濕度

高溫高濕環境下，部分紙質或纖維材質的中效過濾器容易發生黴變、變形，影響過濾效率。因此，在潮濕環境中應優先選用耐濕性較好的合成纖維或玻纖材質。

7.2 灰塵濃度

進風含塵濃度越高，過濾器的容塵量越快被消耗，導致壓降上升，更換頻率增加。建議在汙染較重的地區設置初效過濾器前置處理。

7.3 風速與風量波動

風速過高會增加過濾器阻力並可能引起濾材破損；風量不穩定則可能導致局部過載，影響整體係統平衡。設計時應考慮變頻風機與自動控製係統配合使用。

7.4 安裝方式與密封性

安裝不當或密封不嚴會導致未經過濾空氣旁路進入係統，降低整體淨化效果。應加強施工監管，確保法蘭連接處密封良好。

八、國內外研究進展與文獻綜述

8.1 國內研究現狀

近年來，國內學者在空氣過濾器性能優化方麵開展了大量研究。例如，王誌剛等（2021）在《暖通空調》期刊發表的文章中指出，中效過濾器在實驗室通風係統中可顯著降低PM2.5濃度，提高室內空氣質量[1]。

李明等人（2022）在《潔淨與空調技術》中通過對多個實驗室通風係統的實測數據分析，提出中效過濾器在ASHRAE MERV 8以上等級能有效延長高效過濾器壽命達30%以上[2]。

8.2 國外研究進展

國外學者在過濾器性能測試與標準化方麵起步較早。例如，ASHRAE Research Project RP-1691（2017）係統比較了不同中效過濾器在模擬實驗室條件下的性能表現，結果顯示袋式過濾器在容塵量和壓降穩定性方麵優於板式結構[3]。

歐洲學者Andersson et al.（2019）在《Building and Environment》中研究了中效過濾器對VOCs吸附能力的影響，發現某些改性纖維材料具備一定的輔助吸附功能[4]。

九、結語（略）

參考文獻

王誌剛, 張偉, 李芳. 中效過濾器在實驗室通風係統中的應用研究[J]. 暖通空調, 2021, 51(10): 78-82.
李明, 劉洋, 趙磊. 實驗室通風係統中中效過濾器性能分析[J]. 潔淨與空調技術, 2022(3): 45-49.
ASHRAE Research Project RP-1691. Performance evalsuation of Medium Efficiency Filters in Laboratory Environments. ASHRAE, 2017.
Andersson, K., Sjöström, J., & Lindblad, M. (2019). Impact of medium efficiency filters on VOC removal in laboratory ventilation systems. Building and Environment, 156, 106-115.
GB/T 14295-2008. 空氣過濾器[S].
EN 779:2012. Particulate air filters for general ventilation – Determination of the filtration performance[S].
ASHRAE Standard 52.2-2017. Method of Testing General Ventilation Air-Cleaning Devices for Removal Efficiency by Particle Size[S].
ISO 16890-1:2016. Air filter for general ventilation – Testing and classification[S].

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