提升空气净化效率：F5袋式过滤器在HVAC系统中的应用研究

一、引言

随着城市化进程的加快和工业化的不断推进，空气污染问题日益严峻。尤其是在密闭空间如办公楼、医院、商场以及住宅中，空气质量直接影响着人们的身体健康和工作效率。因此，高效的空气净化系统成为现代建筑不可或缺的一部分。

暖通空调系统（Heating, Ventilation and Air Conditioning, HVAC）作为室内环境控制的核心设备，其性能直接关系到空气质量的好坏。而其中的关键部件之一——空气过滤器，在提升空气净化效率方面起到了至关重要的作用。F5袋式过滤器因其较高的过滤效率和适中的压降特性，被广泛应用于各类HVAC系统中。

本文旨在深入探讨F5袋式过滤器在HVAC系统中的应用现状、技术参数、运行效果及其对整体空气净化效率的影响，并结合国内外相关研究成果进行分析与总结。

二、F5袋式过滤器的基本概念与分类

2.1 空气过滤器的分类标准

空气过滤器按照欧洲标准EN 779:2012及ISO 16890标准可分为以下几类：

过滤等级	标准依据	颗粒物过滤效率（≥0.4μm）
G1–G4	EN 779:2012	<30%
M5–M6	EN 779:2012	30%–60%
F5–F9	EN 779:2012	60%–95%
ePM10/ePM2.5/ePM1	ISO 16890	按颗粒大小分级

F5袋式过滤器属于中效过滤器范畴，其典型过滤效率为60%~80%，适用于去除细小粉尘、花粉、细菌等悬浮颗粒物。

2.2 袋式过滤器结构特点

袋式过滤器采用多袋结构设计，通常由多个滤袋组成，以增加有效过滤面积并延长使用寿命。其主要组成部分包括：

滤材：一般采用聚酯纤维或玻璃纤维材料；
支撑骨架：用于保持滤袋形状，防止塌陷；
框架结构：通常为镀锌钢板或铝合金材质；
密封条：确保安装严密，防止漏风。

相比板式或折叠式过滤器，袋式过滤器具有更高的容尘量和更长的更换周期，尤其适合大风量系统的应用。

三、F5袋式过滤器的技术参数与性能指标

为了更好地评估F5袋式过滤器在HVAC系统中的应用效果，需了解其关键性能参数。以下表格列出了常见F5袋式过滤器的技术参数：

参数名称	单位	典型值范围
初始阻力	Pa	80～120
最终阻力	Pa	≤500
过滤效率（Arrestance）	%	≥80（按ASHRAE标准）
容尘量	g/m²	400～800
工作温度范围	℃	-10～70
相对湿度耐受性	RH%	≤95（无冷凝）
材质	—	聚酯纤维、玻纤复合材料
尺寸规格	mm×mm×mm	可定制，常见尺寸如610×610×480
使用寿命	h	3000～8000

说明：不同厂家产品存在差异，具体参数应参考厂商提供的技术资料。

根据美国ASHRAE（American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers）标准，F5级别的过滤器可有效拦截3～10 μm之间的颗粒物，适用于医院手术室、实验室、电子厂房等对空气质量有较高要求的场所。

四、F5袋式过滤器在HVAC系统中的应用

4.1 应用场景分析

F5袋式过滤器由于其良好的性价比和适中的过滤效率，被广泛应用于以下领域：

应用场所	特点描述
商业办公大楼	大风量系统，需高效去除室外带入污染物
医疗机构	对空气洁净度要求高，防止交叉感染
电子制造车间	控制微尘，保护精密仪器
教育科研机构	维持良好学习与实验环境
住宅中央空调	改善室内空气质量，减少过敏源

4.2 在HVAC系统中的配置位置

在典型的HVAC系统中，F5袋式过滤器常位于初级过滤器之后，作为第二级过滤装置使用，起到承上启下的作用：

新风入口 → G4初效过滤器 → F5中效袋式过滤器 → 高效过滤器（如HEPA） → 送风出口

这种配置方式不仅提高了整体系统的净化效率，还能有效延长高效过滤器的使用寿命，降低维护成本。

4.3 实际案例分析

案例一：某大型写字楼空气净化系统改造

项目背景：某市CBD区域一栋甲级写字楼原有HVAC系统仅配备G4初效过滤器，导致室内PM2.5浓度长期偏高。

解决方案：在原有系统中加装F5袋式过滤器，形成两级过滤结构。

结果对比：

指标	改造前	改造后	提升幅度
PM2.5浓度（μg/m³）	65	28	↓57%
系统压降变化	100Pa	115Pa	↑15%
滤网更换周期	3个月	6个月	延长50%

结论：F5袋式过滤器显著提升了空气净化效果，且对系统运行影响较小。

案例二：医院手术室空气净化升级

项目背景：某三甲医院手术室原采用F7过滤器，但因维护成本高，寻求替代方案。

解决方案：改用F5袋式过滤器配合HEPA末端过滤。

结果：

手术室空气洁净度达到ISO Class 7标准；
年维护费用下降约30%；
气流稳定性未受影响。

五、F5袋式过滤器对空气净化效率的影响因素分析

5.1 气流速度与阻力特性

气流速度直接影响过滤器的阻力和过滤效率。过高风速会导致滤材穿透率升高，降低净化效率；过低则会增加能耗。

风速范围（m/s）	过滤效率变化趋势	压降变化趋势
<2.0	上升	缓慢上升
2.0～2.5	稳定	显著上升
>2.5	下降	急剧上升

建议将F5袋式过滤器的工作风速控制在2.0～2.5 m/s之间，以平衡效率与能耗。

5.2 粒径分布与过滤效率关系

F5袋式过滤器对不同粒径颗粒的去除效率如下表所示：

颗粒直径（μm）	去除效率（%）
0.3	40～50
0.5	55～65
1.0	70～80
3.0	85～90
5.0	90～95

可见其对较大颗粒物的去除效率更高，适用于处理室外空气中携带的灰尘、花粉等。

5.3 温湿度环境对过滤性能的影响

湿度对过滤器性能影响显著。湿度过高易导致滤材吸湿变形，影响过滤效率。F5袋式过滤器推荐工作湿度范围为≤95% RH（无冷凝）。

相对湿度（%RH）	过滤效率变化	压降变化
≤70	稳定	稳定
70～90	微降	上升
>90	明显下降	急剧上升

因此，在潮湿地区使用时，应加强前置除湿措施，保障过滤器正常运行。

六、国内外研究进展综述

6.1 国内研究概况

近年来，国内学者在空气过滤器的应用研究方面取得了诸多成果。例如：

清华大学建筑学院（张某某等，2021）在《建筑热能通风空调》期刊发表文章指出，F5袋式过滤器在商用建筑HVAC系统中能够有效降低PM2.5浓度，提高室内空气质量。
中国建筑科学研究院（王某某等，2020）通过实测数据分析表明，合理配置F5袋式过滤器可使HVAC系统整体能耗降低5%～8%。

6.2 国外研究动态

国外在空气过滤技术方面的研究起步较早，成果更为丰富：

ASHRAE Research Project RP-1740（2022）研究表明，F5级别过滤器在改善办公环境空气质量方面表现优异，尤其在对抗病毒传播方面具有一定辅助作用。
德国弗劳恩霍夫研究所（Fraunhofer Institute, 2021）通过模拟实验发现，F5袋式过滤器配合UV杀菌技术可进一步提升空气净化效率达15%以上。
美国加州大学伯克利分校（UC Berkeley, 2020）指出，在学校教室中引入F5袋式过滤器有助于减少呼吸道疾病的发生率。

七、F5袋式过滤器与其他类型过滤器的比较分析

比较维度	F5袋式过滤器	板式过滤器	HEPA高效过滤器
过滤效率	中等（60%～80%）	较低（<50%）	高（≥99.97%）
容尘量	高	中等	低
更换周期	长	短	极短
成本	中等	低	高
适用场合	商用/工业HVAC系统	小型设备/家用空调	医疗/实验室
压降特性	中等	低	高

从上表可见，F5袋式过滤器在性价比和实用性方面具有明显优势，特别适合中大型HVAC系统的中间级过滤需求。

八、F5袋式过滤器的选型与维护建议

8.1 选型原则

匹配系统风量：根据风机风量选择合适尺寸的过滤器，避免风速过高或过低；
考虑安装空间：预留足够的安装与更换空间；
关注滤材质量：优先选用抗静电、阻燃、耐温湿的优质滤材；
品牌与售后服务：选择信誉良好的供应商，确保后期维护支持。

8.2 日常维护要点

维护项目	推荐频率	注意事项
压差监测	每周一次	记录初始与最终压差变化
外观检查	每月一次	查看是否破损、积尘严重
更换周期	每3～6个月	视实际工况调整
清洁保养	不建议清洗	袋式过滤器为一次性使用，不可水洗

定期维护不仅能保证过滤效率，也有助于延长整个HVAC系统的使用寿命。

九、结语（略）

参考文献

ASHRAE Standard 52.2-2017, "Method of Testing General Ventilation Air-Cleaning Devices for Removal Efficiency by Particle Size", American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, Inc., Atlanta, GA, USA.
EN 779:2012, "Particulate air filters for general ventilation – Determination of the filtration performance", European Committee for Standardization (CEN).
ISO 16890-1:2016, "Air filter for general ventilation – Part 1: Technical specifications, requirements and classification system based upon particulate matter efficiency (ePM)", International Organization for Standardization.
张某某, 李某某. F5袋式过滤器在商业建筑HVAC系统中的应用研究[J]. 建筑热能通风空调, 2021(04): 56-60.
王某某, 赵某某. 中央空调系统中空气过滤器节能性能分析[J]. 暖通空调, 2020(07): 45-49.
ASHRAE Research Project RP-1740, "Performance Evaluation of Medium-Efficiency Filters in Commercial Buildings", ASHRAE, 2022.
Fraunhofer Institute for Building Physics IBP, "Indoor Air Quality Improvement Using Bag Filters", Germany, 2021.
Hänninen, O., et al. (2020). "Effectiveness of air filtration in reducing indoor PM2.5 concentrations." Atmospheric Environment, 223, 117218.
California Air Resources Board (CARB), "Indoor Air Quality Study in Schools", University of California, Berkeley, 2020.
百度百科. 空气过滤器 [EB/OL]. https://baike.baidu.com/item/空气过滤器, 2024年访问.