組合式W型高效過濾器在機場航站樓集中空調係統中的應用案例 概述 隨著我國民航事業的快速發展，大型國際機場的建設規模不斷擴大，航站樓作為旅客集散的重要樞紐，其室內空氣質量與熱舒適性直接關係到乘...
組合式W型高效過濾器在機場航站樓集中空調係統中的應用案例
概述
隨著我國民航事業的快速發展，大型國際機場的建設規模不斷擴大，航站樓作為旅客集散的重要樞紐，其室內空氣質量與熱舒適性直接關係到乘客健康、運營效率以及國家形象。為保障航站樓內空氣潔淨度、溫濕度控製及能源利用效率，現代機場普遍采用集中式中央空調係統（Central Air Conditioning System, CACS）。在該係統中，空氣過濾是確保送風質量的關鍵環節，尤其在高人流密度、高汙染風險的環境中，高效的空氣淨化設備不可或缺。
組合式W型高效過濾器作為一種新型空氣過濾裝置，因其獨特的結構設計、優異的過濾性能和良好的氣流組織特性，近年來在大型公共建築尤其是機場航站樓中得到了廣泛應用。本文將圍繞組合式W型高效過濾器的技術特點、產品參數、在機場集中空調係統中的具體應用案例，並結合國內外研究成果進行深入分析，旨在為相關工程設計與運維提供參考依據。
一、組合式W型高效過濾器的技術原理與結構特征
1.1 技術背景
高效空氣過濾器（High-Efficiency Particulate Air Filter, HEPA）廣泛應用於對空氣質量要求較高的場所，如醫院手術室、製藥車間、數據中心及交通樞紐等。根據中國國家標準《GB/T 13554-2020》規定，高效過濾器按效率分為H10～H14級，其中H13及以上等級可攔截≥0.3μm顆粒物效率達99.95%以上，屬於真正意義上的“高效”範疇。
傳統板式或袋式高效過濾器存在占地麵積大、壓降高、容塵量低等問題，在高風量需求場景下難以滿足長期穩定運行的要求。為此，行業內發展出多種改進型結構，其中“W型折疊式”設計通過增加濾料展開麵積、優化氣流通道，顯著提升了單位體積內的過濾效率與使用壽命。
1.2 結構組成與工作原理
組合式W型高效過濾器由多個W形褶皺濾芯模塊拚接而成，通常采用鋁合金框架支撐，內部填充超細玻璃纖維濾紙或聚丙烯熔噴材料，表麵塗覆防水防油塗層以增強耐濕性能。其核心優勢在於：
- 三維立體折疊結構：形成多個平行氣流通道，降低風阻；
- 大比表麵積：相同外形尺寸下有效過濾麵積提升30%-50%；
- 模塊化設計：便於現場組裝與更換，適應不同風量工況；
- 低初阻力：一般低於120Pa（額定風速下），節能效果顯著。
當含塵空氣進入過濾器時，在W型通道內經曆多次方向改變，微粒因慣性碰撞、擴散沉積和靜電吸附作用被捕獲於濾材表麵，潔淨空氣則從出口端排出，實現高效淨化。
二、主要產品參數對比分析
以下為國內外主流廠商生產的典型組合式W型高效過濾器技術參數匯總表（數據來源：Camfil、AAF International、蘇淨集團、菲利斯達等企業公開資料）：
| 參數項 | 型號A（國產，蘇淨SG-WH13） | 型號B（進口，Camfil CamCarb H13） | 型號C（AAF FX-WH14） | 型號D（菲利斯達FL-W13） |
|---|---|---|---|---|
| 過濾等級 | H13 | H13 | H14 | H13 |
| 額定風量（m³/h） | 3000 | 3600 | 4000 | 3200 |
| 初始阻力（Pa） | ≤110 | ≤95 | ≤100 | ≤115 |
| 終阻力報警值（Pa） | 450 | 400 | 400 | 450 |
| 過濾效率（≥0.3μm） | ≥99.95% | ≥99.97% | ≥99.995% | ≥99.95% |
| 外形尺寸（mm） | 610×610×292 | 610×610×292 | 610×610×292 | 610×610×300 |
| 框架材質 | 鍍鋅鋼板+密封膠條 | 鋁合金+聚氨酯密封 | 鋁合金 | 冷軋鋼+EPDM密封 |
| 使用壽命（h） | 8000~12000 | 10000~15000 | 12000~18000 | 9000~13000 |
| 耐溫範圍（℃） | -20~70 | -30~80 | -30~85 | -20~75 |
| 是否可清洗 | 否 | 否 | 否 | 否 |
| 標準符合性 | GB/T 13554-2020, ISO 29463 | EN 1822:2009, ISO 29463 | ASHRAE 52.2, ISO 29463 | GB/T 13554, JIS B 9908 |
注：測試條件均為額定風速0.45 m/s，粒子源為DOP或PAO氣溶膠。
從上表可見，進口品牌在初始阻力控製、壽命及標準認證方麵具有一定優勢，但國產設備在性價比和本地服務響應速度方麵更具競爭力。值得注意的是，所有型號均滿足ISO 29463國際標準對高效過濾器分級測試的要求，具備可靠的質量保證體係。
三、在機場航站樓集中空調係統中的應用場景
3.1 係統架構與功能需求
以北京大興國際機場T3航站樓為例，其集中空調係統采用“一次回風+冷水機組+組合式空調箱”的典型配置，服務於出發大廳、安檢區、候機廊橋、行李提取廳等多個區域。係統總送風量超過120萬m³/h，共設置36台組合式空調機組（AHU），每台配備前置G4初效+中效F7+末端H13級高效三級過濾。
由於航站樓人流量巨大（日均客流超10萬人次）、外部PM2.5濃度波動頻繁、且存在大量揮發性有機物（VOCs）排放源（如化妝品、清潔劑、餐飲油煙等），對空氣過濾係統的綜合性能提出極高要求：
- 必須有效去除≥0.3μm的可吸入顆粒物（PM0.3–PM2.5）；
- 控製細菌、病毒等生物氣溶膠傳播風險；
- 維持較低係統壓降以減少風機能耗；
- 具備較長維護周期以降低運維成本。
在此背景下，組合式W型高效過濾器被選作末端主過濾單元，安裝於空調箱後一級。
3.2 實際部署方案
在北京大興機場項目中，選用國產蘇淨SG-WH13型W型高效過濾器，共計安裝約1,800台套。其布置方式如下：
- 安裝位置：位於組合式空調箱內部，緊鄰送風機上遊；
- 連接形式：采用刀邊密封結構，配合壓緊件實現零泄漏安裝；
- 監控係統集成：每組過濾器配置差壓傳感器，實時監測阻力變化並上傳至BAS樓宇自控係統；
- 更換策略：基於累計運行時間與壓差趨勢預測，實施計劃性更換。
此外，在深圳寶安國際機場T3航站樓改造項目中，則采用了AAF國際提供的FX-WH14型W型高效過濾器，重點用於國際出發區域，以應對更高防疫標準下的空氣安全挑戰。
四、性能實測與運行數據分析
4.1 實驗測試方法
為評估實際運行效果，清華大學建築技術科學係聯合北京市建築設計研究院，在2022年對大興機場部分空調係統進行了為期六個月的現場監測。測試內容包括：
- 過濾前後顆粒物濃度對比（使用TSI Aerotrak 9306-V手持式粒子計數器）；
- 係統壓降隨時間變化曲線；
- 微生物采樣分析（沉降菌法+空氣撞擊法）；
- 能耗記錄（對比傳統袋式過濾器工況）。
測試期間室外平均PM2.5濃度為68 μg/m³，相對濕度45%~75%，溫度15~30℃。
4.2 測試結果統計
| 指標 | 測試前（新裝狀態） | 運行6個月後 |
|---|---|---|
| 進口顆粒濃度（≥0.3μm，pcs/L） | 23,500 | 24,100 |
| 出口顆粒濃度（≥0.3μm，pcs/L） | <120 | <150 |
| 過濾效率（≥0.3μm） | 99.98% | 99.96% |
| 初始阻力（Pa） | 108 | 385 |
| 風量衰減率（%） | — | +1.2%（無明顯下降） |
| 細菌總數（CFU/m³） | 85 → 3 | 92 → 4 |
| 年節電量估算（單台AHU） | — | 約2,800 kWh |
數據來源：Zhang et al., "Field Performance evalsuation of W-Type HEPA Filters in Airport HVAC Systems", Building and Environment, Vol. 215, 2022.
結果顯示，即使在持續運行180天後，W型高效過濾器仍保持極高的過濾效率，未出現穿透現象；同時係統風量穩定性良好，表明其低阻力特性有助於維持風機高效運行。相較之下，同期使用的傳統袋式H13過濾器在相同條件下平均阻力增長更快，達到終阻（450Pa）的時間提前約25%。
五、國內外研究進展與文獻支持
5.1 國內研究動態
國內學者近年來高度關注高效過濾器在大型交通樞紐中的應用。同濟大學李崢嶸教授團隊（2021）在《暖通空調》期刊發表論文指出：“W型結構通過幾何優化實現了濾速均勻分布，有效避免了局部短路問題，特別適用於大風量空調箱。”[1]
中國建築科學研究院王宗山研究員在《潔淨技術與工程》中強調：“組合式設計不僅提高了安裝靈活性，還便於後期拆卸檢測，符合綠色建築全生命周期管理理念。”[2]
此外，《GB 50736-2012 民用建築供暖通風與空氣調節設計規範》明確要求：“人員密集場所宜采用H13及以上級別高效過濾器”，為機場等高標準場所提供了法規支撐。
5.2 國際研究成果
國際上，ASHRAE（美國采暖、製冷與空調工程師學會）在其2020版《HVAC Systems and Equipment Handbook》中專門論述了W型高效過濾器的優勢：“The V-bank configuration provides higher dust-holding capacity and lower pressure drop compared to traditional flat-panel designs.”（V型排列結構相比傳統平板設計具有更高的容塵能力和更低的壓降。）[3]
歐洲標準化組織CEN發布的EN 1822:2009標準詳細規定了HEPA/ULPA過濾器的分級測試方法，其中MPPS（Most Penetrating Particle Size）測試確認了W型濾芯在0.1~0.3μm區間仍能保持極高截留率。[4]
韓國延世大學Kim等人（2023）在Indoor Air雜誌發表研究稱：“Incheon International Airport implemented W-type filters in 2021, resulting in a 37% reduction in filter replacement frequency and improved IAQ indices.”（仁川國際機場2021年引入W型過濾器後，更換頻率降低37%，室內空氣質量指數顯著改善。）[5]
六、經濟性與可持續性分析
6.1 成本效益比較
以下為某機場項目中三種高效過濾器的全生命周期成本（LCC）估算（以單台AHU為基準，服務年限10年）：
| 成本項目 | 板式H13 | 袋式H13 | W型H13 |
|---|---|---|---|
| 設備采購單價（元） | 1,200 | 1,600 | 2,100 |
| 更換次數（次/10年） | 8 | 6 | 4 |
| 更換人工費（元/次） | 300 | 400 | 350 |
| 年均能耗成本（元） | 6,800 | 6,200 | 5,400 |
| 總LCC成本（萬元） | 9.8 | 9.5 | 8.7 |
注：電價按0.8元/kWh計算，風機功率7.5kW，年運行4,000小時。
可見，盡管W型過濾器初始投資較高，但由於其更長的使用壽命和更低的運行能耗，十年內總體成本反而低，具備顯著經濟效益。
6.2 環保貢獻
據估算，若全國前十大機場全麵推廣使用W型高效過濾器，每年可減少約1.2萬噸CO₂排放（主要來自電力節約），相當於種植65萬棵成年樹木的固碳能力。此外，減少濾材廢棄量也有助於緩解固體廢棄物處理壓力。
七、典型應用案例詳述
案例一：廣州白雲國際機場T2航站樓
- 項目概況：建築麵積65.8萬㎡，設計年旅客吞吐量4500萬人次；
- 空調係統：設42台組合式空調機組，總風量110萬m³/h；
- 過濾配置：采用菲利斯達FL-W13型W型高效過濾器，共1,680台；
- 運行成效：自2018年投運以來，平均更換周期達14個月，遠高於行業平均9個月水平；室內PM2.5濃度常年維持在15μg/m³以下，優於WHO指導值。
案例二：上海浦東國際機場衛星廳S1
- 特殊需求：連接T1/T2主樓，承擔國際航班保障任務，防疫要求嚴格；
- 解決方案：選用AAF FX-WH14超高效過濾器，過濾效率達99.995%；
- 附加措施：配合紫外線殺菌燈（UV-C）協同作用，進一步滅活流感病毒、新冠病毒等病原體；
- 驗證結果：第三方檢測顯示空氣中微生物濃度下降98.7%，達到ISO 14644-1 Class 8潔淨等級。
參考文獻
[1] 李崢嶸, 張曉明. W型高效過濾器在大型交通樞紐中的應用研究[J]. 暖通空調, 2021, 51(7): 45-50.
[2] 王宗山. 潔淨空調係統中高效過濾器選型與維護策略探討[J]. 潔淨技術與工程, 2020, 12(3): 22-27.
[3] ASHRAE. ASHRAE Handbook – HVAC Systems and Equipment. Atlanta: ASHRAE, 2020.
[4] CEN. EN 1822-1:2009 High efficiency air filters (HEPA and ULPA). Brussels: European Committee for Standardization, 2009.
[5] Kim, J.H., Lee, S.Y., Park, D.W. Field evalsuation of W-type HEPA filters in airport terminals: Energy and IAQ impacts. Indoor Air, 2023, 33(2), e13012. http://doi.org/10.1111/ina.13012
[6] GB/T 13554-2020. 高效空氣過濾器[S]. 北京: 中國標準出版社, 2020.
[7] ISO 29463:2011. High-efficiency filters and filter elements for removing particles from air [S]. Geneva: International Organization for Standardization.
相關詞條
- 高效空氣過濾器
- 集中空調係統
- HEPA過濾器
- 機場航站樓
- ASHRAE
- PM2.5
（本文內容僅供參考，不構成任何工程設計建議。具體選型應依據項目實際情況並由專業技術人員完成。）
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