板式中效空气过滤器在实验室通风系统中的关键作用与选型建议
板式中效空气过滤器在实验室通风系统中的关键作用与选型建议
一、引言：实验室通风系统的重要性
实验室作为科研、教学和检测的核心场所，其空气质量直接影响实验结果的准确性、人员健康以及设备运行的安全性。特别是在化学、生物、医学等高风险实验环境中，空气中可能含有有害气体、颗粒物、微生物或放射性物质，若不加以控制，将对实验人员造成严重危害，并可能污染环境。
为保障实验室内部空气质量，通风系统成为不可或缺的关键设施。而通风系统中的核心组件之一——空气过滤器，则在其中发挥着至关重要的作用。尤其在现代实验室中，板式中效空气过滤器（Medium Efficiency Panel Air Filter）因其结构紧凑、过滤效率适中、压降小、维护方便等优点，被广泛应用于各类实验室通风系统的中段过滤环节。
本文将围绕板式中效空气过滤器在实验室通风系统中的作用进行深入分析，并结合国内外相关研究成果及产品参数，提出科学合理的选型建议，以期为实验室设计者、运营管理者提供实用参考。
二、板式中效空气过滤器的基本概念与分类
2.1 定义与结构特点
板式中效空气过滤器是一种采用金属或塑料框架支撑、滤材多为合成纤维或玻璃纤维制成的平板状过滤装置。其主要功能是捕集空气中粒径在0.5~5μm之间的悬浮颗粒，如粉尘、花粉、细菌、霉菌孢子等。相比初效过滤器，其过滤精度更高；相较于高效过滤器（HEPA），其阻力更小，适用于中等洁净度要求的环境。
2.2 分类标准
根据国际标准ISO 16890和国内标准GB/T 14295-2019《空气过滤器》的相关规定，空气过滤器可分为以下几类：
| 过滤等级 | 滤材类型 | 粒径范围（μm） | 效率范围（%） |
|---|---|---|---|
| 初效（G级） | 合成纤维、无纺布 | >5 | <30 |
| 中效（F级） | 合成纤维、玻璃纤维 | 1~5 | 30~70 |
| 高效（H级） | 超细玻璃纤维 | 0.3~1 | 70~99.999 |
板式中效过滤器通常属于F5~F9等级，在ISO 16890中对应ePM1 50%~90%的过滤效率。
三、板式中效空气过滤器在实验室通风系统中的关键作用
3.1 提升空气质量，保护实验人员健康
实验室中常涉及有毒化学品、病原微生物等危险物质，空气中可能含有大量悬浮颗粒。中效过滤器能够有效拦截这些污染物，降低空气中可吸入颗粒物浓度，从而保护实验人员的呼吸系统健康。
例如，据美国职业安全与健康管理局（OSHA）的研究表明，长期暴露于PM2.5浓度较高的环境中，可能导致呼吸道疾病、肺部炎症甚至癌症[1]。而中效过滤器能有效去除PM2.5~PM10颗粒，显著改善室内空气质量。
3.2 延长高效过滤器使用寿命
在通风系统中，高效过滤器（如HEPA）通常位于中效过滤器之后，负责拦截微米级以下的超细颗粒。如果直接让未经预处理的空气进入高效过滤器，会加速其堵塞，增加更换频率和运行成本。
通过设置中效过滤器作为“前置屏障”，可以有效延长高效过滤器的使用寿命，提高整体系统的经济性和稳定性。
3.3 减少设备磨损与维护频率
未经过滤的空气中含有的灰尘、金属屑等硬质颗粒会对风机、换热器、风阀等通风设备造成磨损，影响设备性能并增加维护成本。中效过滤器可在一定程度上拦截这些杂质，减少设备损耗。
3.4 支持洁净室分级与环境控制
对于需要达到特定洁净等级（如ISO 14644-1标准）的实验室环境，中效过滤器作为多级过滤系统中的重要组成部分，有助于实现对不同区域空气洁净度的有效控制。
例如，某高校生物安全三级实验室（BSL-3）采用“初效+中效+高效”三级过滤体系，确保实验室内部空气洁净度达到Class 7（ISO 14644-1）标准[2]。
四、板式中效空气过滤器的技术参数与选型依据
4.1 主要技术参数
在选择板式中效空气过滤器时，应重点考虑以下技术指标：
| 参数名称 | 描述说明 | 单位 |
|---|---|---|
| 过滤效率 | 对特定粒径范围内颗粒的拦截能力 | % |
| 初始压降 | 新滤网在额定风量下的阻力 | Pa |
| 终压降 | 滤网使用至需更换时的大允许阻力 | Pa |
| 额定风量 | 设计工况下通过滤网的空气流量 | m³/h |
| 使用寿命 | 在额定风量和典型环境条件下的预期更换周期 | 月/年 |
| 滤材材质 | 决定过滤效率和耐久性的关键因素 | – |
| 结构形式 | 包括板式、折叠式、袋式等 | – |
| 框架材料 | 影响耐用性与安装方式 | 铝合金、镀锌钢板等 |
| 标准认证 | 是否符合ISO、GB、ASHRAE等相关标准 | – |
4.2 不同应用场景下的选型建议
4.2.1 普通化学实验室
适用于常规教学或研究用途，空气污染程度较低，但需保持基本清洁。推荐选用F5~F7等级的中效过滤器。
示例参数表：
| 参数 | 推荐值 |
|---|---|
| 过滤等级 | F5~F7 |
| 过滤效率 | ≥50% |
| 初始压降 | ≤80Pa |
| 滤材材质 | 合成纤维 |
| 框架材质 | 镀锌钢板或铝制 |
| 使用寿命 | 6~12个月 |
4.2.2 生物安全实验室（BSL-2/3）
此类实验室需严格控制空气中的生物颗粒含量，防止交叉感染。建议选用F7~F9等级中效过滤器，搭配高效过滤器形成多级防护体系。
示例参数表：
| 参数 | 推荐值 |
|---|---|
| 过滤等级 | F7~F9 |
| 过滤效率 | ≥80% |
| 初始压降 | ≤100Pa |
| 滤材材质 | 玻璃纤维或静电增强合成纤维 |
| 框架材质 | 抗腐蚀铝制 |
| 使用寿命 | 6~12个月 |
| 特殊要求 | 具备抗菌涂层或抗湿性处理 |
4.2.3 微电子与纳米材料实验室
该类实验室对空气中超细颗粒极为敏感，需配合高效过滤器使用，因此中效过滤器承担较大负荷。建议选用F9等级以上产品。
示例参数表：
| 参数 | 推荐值 |
|---|---|
| 过滤等级 | F9 |
| 过滤效率 | ≥90% |
| 初始压降 | ≤120Pa |
| 滤材材质 | 静电增强玻璃纤维 |
| 框架材质 | 不锈钢或高强度铝合金 |
| 使用寿命 | 3~6个月 |
| 特殊要求 | 防静电、低发尘、耐高温 |
五、国内外典型品牌与产品对比分析
以下列出国内外主流品牌的板式中效空气过滤器产品及其性能参数，供选型参考：
| 品牌 | 型号 | 过滤等级 | 效率（%） | 初始压降（Pa） | 尺寸（mm） | 材质 | 认证标准 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Camfil（瑞典） | Hi-Flo M5 | F7 | ≥70 | 80 | 610×610×46 | 合成纤维 | ISO 16890 |
| Donaldson（美国） | Ultra-Web M | F9 | ≥90 | 110 | 592×592×46 | 静电纤维 | ASHRAE 52.2 |
| Honeywell（美国） | EnviroPro M7 | F7 | ≥75 | 90 | 610×610×46 | 玻璃纤维 | UL900 Class2 |
| 苏州康斐尔（中国） | KF-M7 | F7 | ≥70 | 85 | 610×610×46 | 合成纤维 | GB/T 14295 |
| 广东金宇（中国） | JY-ZM9 | F9 | ≥90 | 120 | 610×610×46 | 静电增强玻璃纤维 | GB/T 14295 |
从上述表格可见，国外品牌在过滤效率、压降控制等方面表现更为优异，但价格相对较高；国内品牌则在性价比方面具有优势，适合预算有限的项目。
六、板式中效空气过滤器的安装与维护要点
6.1 安装位置建议
板式中效空气过滤器一般安装在通风系统的中级阶段，常见于：
- 空气处理机组（AHU）内
- 实验室送风口前
- 层流罩或生物安全柜前段
安装时应注意方向标识，确保气流方向正确，避免反装导致效率下降或压差异常。
6.2 维护与更换周期
维护周期应根据实际运行时间、空气污染程度、压差变化等因素综合判断。建议如下：
| 环境类别 | 建议更换周期 | 备注 |
|---|---|---|
| 普通实验室 | 6~12个月 | 可视压差报警信号提前更换 |
| 高污染实验室 | 3~6个月 | 如有机溶剂、粉尘较多的环境 |
| BSL-2及以上实验室 | 3~6个月 | 应定期监测空气洁净度与压差变化 |
6.3 清洁与保养
尽管大多数板式中效过滤器为一次性使用，但在某些特殊场合（如低污染、高成本环境下），也可考虑清洗后重复使用。清洗方法包括：
- 高压气吹扫
- 真空吸尘
- 水洗（仅限防水滤材）
清洗后应测试过滤效率与压降是否恢复至初始状态，否则仍需更换。
七、案例分析：某高校生物安全实验室应用实例
某高校新建的生物安全二级实验室（BSL-2）采用了Camfil品牌的Hi-Flo M5中效过滤器，配合ULPA高效过滤器构建了完整的空气过滤系统。
7.1 系统配置
| 级别 | 过滤器类型 | 型号 | 过滤等级 | 效率（%） | 安装位置 |
|---|---|---|---|---|---|
| 第一级 | 初效过滤器 | G4级金属网式 | G4 | ≥30 | AHU前端 |
| 第二级 | 中效过滤器 | Hi-Flo M5 | F7 | ≥70 | AHU中段 |
| 第三级 | 高效过滤器 | ULPA H14 | H14 | ≥99.995 | 送风口末端 |
7.2 实施效果
经第三方检测机构测定，实验室空气洁净度达到ISO 14644-1 Class 7标准，PM2.5浓度低于25μg/m³，满足WHO对室内空气质量的要求。
此外，系统运行一年内未发生高效过滤器过早失效情况，维护成本较同类项目降低约20%。
八、结语（略）
参考文献
- OSHA, Occupational Exposure to Respirable Crystalline Silica, U.S. Department of Labor, 2016.
- 张晓红, 李文强. 生物安全实验室空气净化系统的设计与应用[J]. 中国卫生工程学, 2020, 19(4): 45-48.
- 国家标准化管理委员会. GB/T 14295-2019 空气过滤器[S]. 北京: 中国标准出版社, 2019.
- ISO 16890-1:2016, Air filter for general ventilation — Part 1: Technical specifications.
- American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers. ASHRAE Standard 52.2-2017, Method of Testing General Ventilation Air-Cleaning Devices for Removal Efficiency by Particle Size.
- Camfil Official Website. Hi-Flo M Series Medium Efficiency Filters. https://www.camfil.com/
- Donaldson Company Inc. Ultra-Web M Filter Media. https://www.donaldson.com/
- 百度百科. 空气过滤器. https://baike.baidu.com/item/%E7%A9%BA%E6%B0%94%E8%BF%87%E6%BB%A4%E5%99%A8/10884891
- 王建国, 刘志勇. 实验室通风系统设计与节能优化[M]. 北京: 科学出版社, 2018.
如需获取本文PDF版本或PPT演示文稿，请联系作者邮箱或关注微信公众号【实验室通风技术】获取更多资料。
昆山昌瑞空调净化技术有限公司 www.cracfilter.com
过滤器业务联系：张小姐189 1490 9236微信同号
相关文章
