中效過濾器在醫院中央空調係統節能運行中的影響 引言 隨著我國醫療事業的快速發展，醫院建築的數量和規模不斷擴大，對能源的需求也日益增長。中央空調係統作為醫院建築中能耗大的設備之一，其運行效率...
中效過濾器在醫院中央空調係統節能運行中的影響
引言
隨著我國醫療事業的快速發展，醫院建築的數量和規模不斷擴大，對能源的需求也日益增長。中央空調係統作為醫院建築中能耗大的設備之一，其運行效率直接影響到醫院的整體運營成本及環境質量。在這一背景下，如何實現中央空調係統的高效、節能運行成為當前研究的重點方向之一。
在中央空調係統中，空氣過濾器是保障空氣質量、提高設備效率的重要組成部分。其中，中效過濾器（Medium Efficiency Air Filter）因其在顆粒物過濾效率與壓降之間的良好平衡，被廣泛應用於醫院等對空氣質量要求較高的場所。近年來，越來越多的研究表明，合理選擇並優化中效過濾器的配置，不僅可以有效改善室內空氣質量，還能顯著降低空調係統的能耗，從而實現節能減排的目標。
本文將圍繞中效過濾器的基本原理、性能參數及其在醫院中央空調係統中的應用展開討論，重點分析其在節能運行方麵的作用機製，並通過國內外相關研究成果支持論述，力求為醫院暖通空調係統的節能設計與運行提供理論依據和實踐指導。
一、中效過濾器的基本概念與分類
1.1 定義與作用
根據《GB/T 14295-2008 空氣過濾器》國家標準，中效過濾器是指對粒徑大於或等於1.0μm的顆粒物具有較高過濾效率的一類空氣過濾器，其初始阻力一般在30~100 Pa之間，過濾效率範圍通常在30%~70%之間。中效過濾器主要安裝於中央空調係統的中級過濾段，用於攔截細小顆粒物，保護末端高效過濾器，延長其使用壽命，同時減輕風機負荷，提升整體係統效率。
1.2 分類與結構形式
按照結構形式，中效過濾器可分為以下幾類：
| 類型 | 結構特點 | 應用場景 |
|---|---|---|
| 袋式中效過濾器 | 多袋結構，增大過濾麵積 | 醫院、潔淨室等大風量係統 |
| 板式中效過濾器 | 單層濾材，結構緊湊 | 小型空調機組、新風處理係統 |
| 折疊式中效過濾器 | 濾材折疊設計，增加容塵量 | 高效節能需求場合 |
從材料角度來看，中效過濾器常用的濾材包括玻璃纖維、聚酯纖維、無紡布等，不同材料在過濾效率、壓降特性、耐濕性等方麵各有優劣。
二、中效過濾器的技術參數與性能指標
為了評估中效過濾器在中央空調係統中的實際表現，需關注以下幾個關鍵技術參數：
2.1 過濾效率（Efficiency）
過濾效率是衡量過濾器去除空氣中顆粒物能力的核心指標。對於中效過濾器而言，其對1.0μm以上顆粒的過濾效率應達到30%~70%，具體數值取決於濾材種類和結構設計。
2.2 初始阻力（Initial Resistance）
初始阻力即過濾器在清潔狀態下的空氣流動阻力，通常控製在30~100 Pa範圍內。較低的初始阻力有助於降低風機功耗，從而實現節能目的。
2.3 容塵量（Dust Holding Capacity）
容塵量表示過濾器在達到終阻力前可容納的灰塵總量，單位為g/m²。容塵量越高，更換周期越長，維護成本越低。
2.4 終阻力（Final Resistance）
當過濾器積塵過多導致壓差升高至設定值時，稱為“終阻力”，一般為初始阻力的2~3倍。超過終阻力後應及時更換，以避免係統能耗上升。
下表為常見中效過濾器的性能參數對比：
| 參數 | 袋式中效 | 板式中效 | 折疊式中效 |
|---|---|---|---|
| 過濾效率（1.0μm） | 50%~65% | 40%~55% | 60%~70% |
| 初始阻力（Pa） | 50~80 | 30~60 | 40~70 |
| 容塵量（g/m²） | 300~500 | 150~250 | 250~400 |
| 更換周期（月） | 6~12 | 3~6 | 6~9 |
三、中效過濾器在醫院中央空調係統中的應用現狀
醫院作為一個特殊的公共建築類型，其空調係統不僅要滿足基本的溫度濕度調節功能，還必須具備良好的空氣淨化能力，以防止交叉感染、保障患者和醫護人員的健康。因此，醫院中央空調係統普遍采用多級過濾方式，包括初效、中效和高效三級過濾。
3.1 係統結構概述
典型的醫院中央空調係統結構如下圖所示（示意）：
新風入口 → 初效過濾 → 中效過濾 → 表冷器/加熱器 → 加濕器 → 風機段 → 高效過濾 → 送風口中效過濾器位於初效與高效之間，起到承上啟下的作用：一方麵攔截初效未能完全捕獲的細小顆粒，另一方麵減少高效過濾器的負擔，延長其使用壽命。
3.2 典型應用場景
- 手術室淨化係統：對空氣質量要求極高，中效過濾器可有效減少進入高效過濾段的汙染物。
- ICU病房通風係統：保障重症患者的呼吸安全，降低細菌傳播風險。
- 藥房與製劑室：保持藥品儲存環境的潔淨度，防止汙染。
四、中效過濾器對醫院中央空調係統節能運行的影響機製
4.1 降低風機能耗
風機是中央空調係統中耗電量大的部件之一。研究表明，空氣阻力每增加10 Pa，風機功率將上升約5%~8%（ASHRAE, 2017）。中效過濾器若選用不當，會導致係統阻力過大，進而增加風機負荷，造成不必要的能源浪費。
通過選用低阻力高效率的中效過濾器，可以有效降低係統總阻力，從而減少風機運行功率，實現節能目標。例如，某醫院改造項目中將原有板式中效更換為新型折疊式中效過濾器，係統總阻力下降了18%，年節電達12萬kWh（李等，2020）。
4.2 延長高效過濾器壽命
高效過濾器價格昂貴，且更換頻率高會顯著增加運維成本。中效過濾器作為前置保護裝置，能夠有效攔截較大顆粒，防止高效過濾器過早堵塞。據《中國暖通空調》期刊報道，合理配置中效過濾器可使高效過濾器的使用壽命延長30%以上（王等，2021）。
4.3 提高熱交換效率
空氣中的懸浮顆粒容易附著在表冷器和加熱器表麵，形成熱阻層，降低換熱效率。中效過濾器能有效減少這類顆粒進入換熱器區域，從而維持較高的熱交換效率，間接提升係統能效比（EER）。
4.4 減少係統維護頻率
高效的中效過濾器具有更高的容塵量，意味著更長的更換周期，減少了人工維護次數，降低了管理成本。此外，係統運行更加穩定，故障率下降，進一步提升了整體運行效率。
五、國內外相關研究綜述
5.1 國內研究進展
國內學者近年來對中效過濾器在醫院空調係統中的節能作用進行了大量研究。例如：
- 劉曉東等（2018） 在《潔淨與空調技術》中指出，使用新型納米纖維複合濾材的中效過濾器，在相同風速條件下，其過濾效率提高了15%，而壓降僅增加5%，顯示出良好的節能潛力。
- 張明等（2020） 對某三甲醫院空調係統進行節能改造，結果表明，更換中效過濾器後，全年空調係統綜合能耗下降了11.6%，投資回收期僅為1.8年。
5.2 國外研究進展
國際上對空氣過濾器與節能關係的研究更為深入。美國ASHRAE（American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers）在其標準手冊中明確指出，合理的空氣過濾策略可使HVAC係統能耗降低10%~20%（ASHRAE Handbook, 2019）。
- Niu et al. (2016) 在一項針對醫院通風係統的實驗中發現，采用高性能中效過濾器後，風機能耗降低了14%，同時PM2.5濃度下降了25%。
- Kumar et al. (2021) 研究了印度某醫院空調係統中不同等級過濾器組合的節能效果，結果顯示，中效+高效組合方案比單純高效過濾方案節能率達18%，且維護成本更低。
六、案例分析：中效過濾器在醫院中央空調係統中的實際應用
6.1 案例背景
某省級三甲醫院建築麵積為12萬平方米，中央空調係統服務於門診樓、住院部、手術中心等多個區域。原係統采用板式中效過濾器，運行過程中出現風機能耗高、高效過濾器頻繁更換等問題。
6.2 改造措施
該醫院在2021年對空調係統進行節能改造，主要內容包括：
- 更換為新型折疊式中效過濾器；
- 優化空氣流通路徑，降低局部阻力；
- 增設壓差監測裝置，實時監控過濾器狀態。
6.3 效果評估
改造後一年內的運行數據顯示：
| 指標 | 改造前 | 改造後 | 變化幅度 |
|---|---|---|---|
| 年用電量（kWh） | 1,200萬 | 1,056萬 | -12% |
| 高效過濾器更換頻次（次/年） | 4 | 2 | 下降50% |
| 係統平均阻力（Pa） | 180 | 150 | 下降16.7% |
| PM2.5去除率 | 65% | 78% | 上升13個百分點 |
上述數據表明，中效過濾器的優化配置不僅有效降低了能耗，還提升了空氣質量和設備運行穩定性。
七、選型建議與節能策略
7.1 選型原則
- 匹配係統風量：根據空調機組的設計風量選擇合適的中效過濾器規格；
- 兼顧效率與阻力：優先選用高效低阻產品，避免盲目追求高效率而忽視壓降；
- 考慮環境因素：如濕度、溫度、腐蝕性氣體等，選擇相應材質的過濾器；
- 定期更換與維護：建立過濾器更換台賬，結合壓差報警係統及時更換。
7.2 節能優化策略
- 動態控製風機轉速：根據過濾器壓差變化調整風機頻率，實現按需供風；
- 智能監控係統集成：引入物聯網技術，實時監測過濾器狀態，預警更換時間；
- 組合使用多種過濾器：構建“初效+中效+高效”三級過濾體係，提升整體能效；
- 定期清洗與檢查：防止濾材堵塞、漏風等問題影響係統效率。
八、結語（略）
參考文獻
- ASHRAE. (2017). ASHRAE Handbook—HVAC Applications. Atlanta: ASHRAE.
- Niu, J., et al. (2016). "Energy saving potential of air filtration in hospital HVAC systems." Building and Environment, 106, 134–142.
- Kumar, R., et al. (2021). "Optimization of air filtration for energy efficiency in healthcare facilities." Energy and Buildings, 245, 110987.
- 李華, 王強. (2020). "醫院中央空調係統節能改造實例分析." 製冷與空調工程, (4), 56-60.
- 王磊, 劉芳. (2021). "中效過濾器在醫院通風係統中的應用研究." 中國暖通空調, (6), 34-38.
- 劉曉東, 張敏. (2018). "新型中效過濾器在醫院潔淨係統中的節能應用." 潔淨與空調技術, (2), 45-49.
- GB/T 14295-2008. 《空氣過濾器》. 北京: 中國標準出版社.
注：本文內容基於公開資料整理撰寫，部分數據來源於學術論文及行業報告，引用已注明出處，如有侵權請告知刪除。
==========================
