玻纖中效袋式過濾器在醫院中央空調係統中的微生物控製效果 一、引言 隨著現代醫療環境對空氣質量要求的日益提高，醫院作為特殊公共場所，其室內空氣潔淨度直接關係到患者康複速度、醫護人員健康以及院...
玻纖中效袋式過濾器在醫院中央空調係統中的微生物控製效果
一、引言
隨著現代醫療環境對空氣質量要求的日益提高，醫院作為特殊公共場所，其室內空氣潔淨度直接關係到患者康複速度、醫護人員健康以及院內感染的發生率。根據國家衛生健康委員會發布的《醫院空氣淨化管理規範》（WS/T 368-2012）和《綜合醫院建築設計規範》（GB51039-2014），醫院重點區域如手術室、重症監護病房（ICU）、血液病區等必須配備高效空氣淨化係統，以降低空氣中懸浮顆粒物及微生物濃度。
中央空調係統是醫院實現全麵通風與溫濕度調控的核心設備，而其中的空氣過濾裝置則是保障空氣質量的第一道防線。近年來，玻纖中效袋式過濾器因其優異的容塵能力、穩定的過濾效率和良好的耐濕性能，在醫院暖通空調（HVAC）係統中得到廣泛應用。本文將係統分析該類型過濾器的技術特性、工作原理及其在醫院環境中對細菌、真菌、病毒等微生物的攔截與抑製作用，並結合國內外權威研究數據，深入探討其在實際應用中的微生物控製效果。
二、玻纖中效袋式過濾器概述
2.1 定義與結構特點
玻纖中效袋式過濾器是一種采用玻璃纖維為濾料、以多袋形式安裝於風管或空氣處理機組內的中效空氣過濾設備，主要用於去除空氣中粒徑在1～10μm範圍內的顆粒物，包括灰塵、花粉、皮屑、煙霧微粒以及附著在其表麵的微生物。
該類過濾器通常由以下幾個部分構成：
- 濾袋材料：高密度玻璃纖維無紡布，具有低阻力、高捕集效率的特點；
- 支撐框架：鍍鋅鋼板或鋁合金邊框，確保結構穩定；
- 密封條：聚氨酯發泡膠條，防止漏風；
- 吊裝結構：便於更換與維護。
相比傳統板式或折疊式中效過濾器，袋式設計顯著增加了有效過濾麵積，延長了使用壽命，降低了運行壓降。
2.2 過濾機製
玻纖中效袋式過濾器主要通過以下三種物理機製實現顆粒物（含微生物）的捕獲：
| 過濾機製 | 原理說明 | 主要作用對象 |
|---|---|---|
| 慣性碰撞（Inertial Impaction） | 高速氣流中較大顆粒因慣性偏離流線撞擊纖維被捕獲 | >1μm 的顆粒，如黴菌孢子、塵蟎碎片 |
| 截留效應（Interception） | 微粒隨氣流接近纖維表麵時被直接“掛住” | 0.5–1μm 的中等顆粒 |
| 擴散沉積（Diffusion） | 極小顆粒受布朗運動影響與纖維接觸並附著 | <0.3μm 的超細顆粒，如部分病毒 |
值得注意的是，雖然中效過濾器不能完全阻隔亞微米級病毒（如流感病毒直徑約80–120nm），但可有效截留攜帶病毒的飛沫核（通常>0.5μm），從而間接減少病毒傳播風險。
三、產品技術參數對比表
下表列出了當前國內主流品牌生產的玻纖中效袋式過濾器典型技術參數，供工程選型參考：
| 參數項目 | G3級 | G4級 | F5級 | F7級 |
|---|---|---|---|---|
| 標準依據 | EN 779:2012 / GB/T 14295-2019 | EN 779:2012 / GB/T 14295-2019 | EN 779:2012 / GB/T 14295-2019 | EN 779:2012 / GB/T 14295-2019 |
| 初始阻力（Pa） | ≤50 | ≤60 | ≤80 | ≤100 |
| 終阻力設定（Pa） | 250–300 | 250–300 | 300–350 | 350–400 |
| 平均計重效率（%） | ≥80 | ≥90 | — | — |
| 計數效率（≥0.4μm） | — | — | ≥40 | ≥80 |
| 濾料材質 | 玻璃纖維複合材料 | 玻璃纖維複合材料 | 玻璃纖維+合成纖維 | 高密度玻纖 |
| 袋數配置 | 3–6袋 | 4–8袋 | 6–10袋 | 8–12袋 |
| 大風速（m/s） | 2.5 | 2.5 | 2.3 | 2.0 |
| 使用壽命（月） | 3–6 | 6–9 | 9–12 | 12–18 |
| 適用場景 | 普通病房回風段 | 醫技科室新風預處理 | 手術室前級保護 | ICU/層流病房初級過濾 |
注：F級別符合歐洲標準EN 779，G級為舊標準；我國現行推薦使用GB/T 14295-2019《空氣過濾器》進行分級。
四、在醫院中央空調係統中的應用位置與功能定位
在典型的醫院中央空調係統中，空氣經過多個層級的過濾處理，形成“粗—中—高”三級防護體係。玻纖中效袋式過濾器通常位於：
- 空氣處理機組（AHU）的新風入口後端
- 循環風混合段之後
- 高效過濾器（HEPA）之前的前置保護層
其核心功能包括：
- 保護下遊高效過濾器：去除大部分中等粒徑顆粒，避免HEPA過早堵塞，延長其使用壽命；
- 降低係統壓降與能耗：合理匹配風量與阻力，維持風機穩定運行；
- 初步削減生物氣溶膠負荷：攔截大量附著於顆粒物上的細菌、真菌孢子等微生物。
據清華大學建築節能研究中心2021年對北京某三甲醫院HVAC係統的實測數據顯示，在未設置中效過濾的情況下，HEPA過濾器平均3個月即需更換；加裝F7級玻纖袋式過濾器後，HEPA壽命延長至14個月以上，且末端出風口微生物濃度下降約67%。
五、微生物控製效果分析
5.1 對細菌的過濾效能
空氣中常見的致病性細菌如金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）、肺炎克雷伯菌（Klebsiella pneumoniae）、銅綠假單胞菌（Pseudomonas aeruginosa）等多以氣溶膠形式存在，粒徑一般在0.5–5μm之間，恰好處於中效過濾器高效捕集範圍內。
美國ASHRAE（供暖製冷與空調工程師學會）在其2020年發布的《Healthcare Facility Engineering Guidelines》中指出，F6及以上級別的中效過濾器對>1μm顆粒的過濾效率可達60%以上，足以顯著降低空氣中細菌總量。
一項由中國疾病預防控製中心環境所主導的研究（2022年，上海瑞金醫院）顯示：
| 測試區域 | 過濾前細菌濃度（CFU/m³） | 過濾後濃度（CFU/m³） | 去除率（%） |
|---|---|---|---|
| 門診大廳 | 842 ± 120 | 298 ± 65 | 64.6 |
| 內科病房 | 715 ± 98 | 243 ± 52 | 65.9 |
| 手術準備間 | 530 ± 76 | 132 ± 38 | 75.1 |
研究表明，采用F7級玻纖袋式過濾器後，各類功能區空氣中可培養細菌總數平均下降65%以上，尤其對手術相關區域具有重要意義。
5.2 對真菌及孢子的攔截能力
醫院環境潮濕、有機物豐富，易滋生黴菌。常見汙染菌種包括曲黴屬（Aspergillus spp.）、青黴屬（Penicillium spp.）和毛黴屬（Mucor spp.），其孢子大小多在2–10μm，極易通過空調係統擴散。
德國聯邦環境署（UBA）在2019年發布的《Hospital Indoor Air Quality Report》中強調：“中效過濾器是控製真菌孢子傳播的關鍵環節。”實驗表明，F6級過濾器對5μm以上真菌孢子的單次通過去除率可達82%。
國內廣州醫科大學附屬第一醫院於2023年開展的一項為期一年的監測發現：
| 季節 | 過濾前真菌濃度（CFU/m³） | 過濾後濃度（CFU/m³） | 去除率（%） |
|---|---|---|---|
| 春季 | 312 ± 45 | 89 ± 21 | 71.5 |
| 夏季 | 487 ± 68 | 112 ± 26 | 77.0 |
| 秋季 | 265 ± 39 | 78 ± 18 | 70.6 |
| 冬季 | 189 ± 32 | 65 ± 15 | 65.6 |
夏季高溫高濕條件下，真菌活性增強，但中效過濾仍保持70%以上的去除效率，證明其在複雜氣候環境下具備穩定性能。
5.3 對病毒傳播的間接抑製作用
盡管中效過濾器無法直接截留遊離態病毒粒子（多數<0.2μm），但絕大多數病毒依賴飛沫或飛沫核傳播。當感染者咳嗽、打噴嚏時產生的飛沫蒸發後形成飛沫核（droplet nuclei），粒徑集中在0.5–5μm，正是中效過濾器的重點捕獲區間。
英國帝國理工學院於2021年發表在《The Lancet Planetary Health》的研究證實：在新冠疫情期間，配備F7級中效過濾的醫院病房內，空氣中SARS-CoV-2 RNA檢出率比未過濾區域低5.3倍。
中國工程院院士、呼吸病學專家鍾南山團隊在《中華醫學雜誌》2022年第102卷中指出：“加強中央空調係統的中效過濾，可有效減少呼吸道病毒的氣溶膠傳播路徑，特別是在發熱門診和隔離病房中應優先配置。”
六、與其他類型過濾器的性能比較
為更清晰展示玻纖中效袋式過濾器的優勢，以下將其與常見替代方案進行橫向對比：
| 對比項 | 玻纖中效袋式 | 合成纖維袋式 | 板式初效 | 靜電除塵器 |
|---|---|---|---|---|
| 過濾效率（F7級） | 高（≥80% @0.4μm） | 中等偏高 | 低（僅G4） | 不穩定（隨積塵下降） |
| 容塵量 | 高（≥500g/m²） | 中等 | 低 | 極低 |
| 阻力增長速率 | 緩慢 | 較快 | 快 | 初始低，後期劇增 |
| 耐濕性 | 強（玻纖不吸水） | 一般（部分材料吸濕） | 差 | 易短路失效 |
| 防火等級 | A級不燃 | B1級難燃 | B2級可燃 | 存在電火花隱患 |
| 微生物滋生風險 | 極低（無有機成分） | 中等（可能滋生） | 高（棉質材料易黴變） | 高（集塵板潮濕） |
| 更換周期 | 12–18個月 | 8–12個月 | 1–3個月 | 需頻繁清洗 |
| 綜合性價比 | 高 | 中 | 低 | 較低 |
由此可見，玻纖材質在防火安全、抗潮防黴、長期穩定性方麵優勢明顯，特別適合醫院這類對生物安全性要求極高的場所。
七、實際案例分析：某三甲醫院改造項目
7.1 項目背景
某華東地區三級甲等綜合醫院原有中央空調係統僅配置G4級板式初效過濾器，近年來院內感染率呈上升趨勢，尤其是ICU和移植病房出現多起真菌感染病例。經空氣檢測發現，送風管道內黴菌超標嚴重，末端出風口平均菌落數達600 CFU/m³。
7.2 改造措施
2022年啟動空調係統升級工程，主要內容包括：
- 在每台空氣處理機組（AHU）新增F7級六袋式玻纖中效過濾器；
- 更換老化風管並進行內壁抗菌塗層處理；
- 增設壓差報警裝置，實時監控過濾器狀態；
- 建立季度空氣微生物采樣製度。
7.3 效果評估
改造前後連續6個月監測數據如下：
| 指標 | 改造前均值 | 改造後均值 | 下降幅度 |
|---|---|---|---|
| 總顆粒物（PM10） | 185 μg/m³ | 62 μg/m³ | 66.5% |
| 可沉降菌（CFU/皿·h） | 8.7 | 2.3 | 73.6% |
| 空氣細菌總數（CFU/m³） | 593 | 188 | 68.3% |
| 空氣真菌總數（CFU/m³） | 321 | 79 | 75.4% |
| ICU院內感染率（‰） | 12.4 | 6.8 | 45.2% |
結果顯示，不僅空氣質量顯著改善，臨床感染指標也同步下降，證明中效過濾器在整體感染防控體係中發揮關鍵作用。
八、維護管理建議
為確保玻纖中效袋式過濾器持續高效運行，需建立科學的運維機製：
8.1 更換周期判斷標準
| 判斷方式 | 描述 | 推薦做法 |
|---|---|---|
| 時間法 | 按固定周期更換 | 每12個月強製更換 |
| 壓差法 | 監測前後壓差變化 | 當達到終阻力80%時預警，達終阻即換 |
| 視檢法 | 觀察濾袋積塵程度 | 發現明顯變色或破損立即更換 |
| 空氣采樣法 | 定期檢測上下遊微生物濃度 | 若下遊濃度突升，提示穿透風險 |
8.2 安裝注意事項
- 安裝方向應與氣流一致，嚴禁反向安裝；
- 密封條必須完整貼合，杜絕旁通泄漏；
- 吊架應牢固，避免振動導致濾袋破裂；
- 更換時佩戴口罩與手套，防止二次汙染。
九、發展趨勢與技術創新
隨著智慧醫院建設推進，智能型玻纖中效袋式過濾器正逐步推廣應用。新型產品集成：
- 內置NFC芯片，記錄生產批次、安裝時間；
- 搭載無線壓差傳感器，自動上傳數據至BMS係統；
- 采用納米塗層技術，提升對親水性微生物的吸附能力；
- 開發抗菌玻纖濾料，添加銀離子或二氧化鈦光催化層，實現被動殺菌功能。
日本鬆下公司已推出帶有UV-C輔助滅活模塊的複合式中效過濾單元，在保持原有過濾性能基礎上，進一步提升對通過微生物的滅活率。
我國《“十四五”醫療裝備產業發展規劃》明確提出：“推動高端醫用空氣淨化設備國產化”，預計未來五年內，具備自主知識產權的高性能玻纖中效過濾器將在全國各級醫療機構廣泛普及。
十、結語（略）
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