板式中效过滤器与袋式过滤器在HVAC系统中的对比分析
一、引言
暖通空调系统（Heating, Ventilation, and Air Conditioning，简称HVAC）是现代建筑中不可或缺的重要组成部分。它不仅影响着室内空气质量，还直接关系到能源消耗和运行成本。在HVAC系统中，空气过滤器作为关键部件之一，其作用在于去除空气中悬浮的颗粒物，保护设备免受污染，同时提高室内空气品质。
根据过滤效率的不同，空气过滤器通常分为初效、中效和高效三类。其中，中效过滤器主要负责拦截粒径在1.0～5.0μm之间的颗粒物，如花粉、尘螨、细菌等，广泛应用于医院、实验室、洁净厂房及大型商业建筑等对空气质量要求较高的场所。
目前市场上常见的中效过滤器主要有两大类：板式中效过滤器与袋式中效过滤器。两者在结构设计、性能参数、适用场景等方面存在显著差异。本文将从多个维度对这两种过滤器进行系统的对比分析，旨在为工程技术人员、设计师以及运维人员提供科学选型依据。
二、产品概述
2.1 板式中效过滤器
板式中效过滤器是一种结构紧凑、安装便捷的空气过滤设备。其核心结构由滤材层、支撑框架和密封边组成，通常采用玻璃纤维、聚酯无纺布或合成材料作为滤料，具有良好的耐湿性和抗撕裂性。
特点：
- 结构简单，体积小；
- 安装方便，适用于空间受限场合；
- 压力损失较小；
- 更换周期较短；
- 过滤效率一般为F7~F9（EN 779标准）。
2.2 袋式中效过滤器
袋式中效过滤器因其滤材呈“袋状”而得名，通常由多个滤袋组成，通过骨架支撑形成一定的展开面积。滤材多为聚酯纤维或玻纤复合材料，具有较大的容尘量和较长的使用寿命。
特点：
- 容尘量大，寿命长；
- 滤材展开面积大，压损低；
- 更适合风量较大的系统；
- 安装维护相对复杂；
- 过滤效率同样为F7~F9级。
三、技术参数对比
以下表格列出了板式与袋式中效过滤器在关键技术参数上的对比：
| 参数项 | 板式中效过滤器 | 袋式中效过滤器 |
|---|---|---|
| 过滤等级（EN 779） | F7 ~ F9 | F7 ~ F9 |
| 额定风量（m³/h） | 300 ~ 1500 | 1000 ~ 5000 |
| 初始阻力（Pa） | 80 ~ 120 | 60 ~ 100 |
| 终阻力（Pa） | ≤450 | ≤450 |
| 容尘量（g） | 200 ~ 400 | 600 ~ 1200 |
| 更换周期（月） | 3 ~ 6 | 6 ~ 12 |
| 安装方式 | 插入式/法兰连接 | 法兰连接/卡槽固定 |
| 材质 | 玻璃纤维、聚酯无纺布 | 聚酯纤维、玻纤复合材料 |
| 应用场景 | 小型风机盘管、新风机组 | 大型中央空调、工业通风 |
注：以上数据来源于《ASHRAE Handbook》第23章（2020版）、中国《GB/T 14295-2019 空气过滤器》标准及部分厂商技术手册。
四、结构与工作原理比较
4.1 板式中效过滤器结构
板式中效过滤器采用平板结构，滤材夹在两层金属网之间，并用铝合金或镀锌钢板作为边框支撑。由于其结构扁平，占用空间小，适合嵌入在风道或设备内部。
优点：
- 占用空间小；
- 初期投资较低；
- 更换操作简便。
缺点：
- 滤材表面积有限，容尘能力弱；
- 需频繁更换；
- 不适用于高风量系统。
4.2 袋式中效过滤器结构
袋式中效过滤器由多个独立滤袋组成，每个滤袋通过钢丝或塑料骨架撑开，形成较大的过滤面积。滤袋数量通常为3~6个，甚至更多，以适应不同风量需求。
优点：
- 表面积大，过滤效率稳定；
- 容尘能力强，延长使用寿命；
- 适用于连续运行的大型系统。
缺点：
- 占用空间较大；
- 安装难度较高；
- 初期成本高于板式。
五、性能对比分析
5.1 过滤效率对比
根据国际标准EN 779:2012，中效过滤器按效率划分为F5~F9五个等级。板式与袋式中效过滤器通常集中在F7~F9区间。
| 过滤等级 | 效率范围（%） | 代表颗粒粒径（μm） |
|---|---|---|
| F7 | ≥80% | >1.0 |
| F8 | ≥90% | >1.0 |
| F9 | ≥95% | >1.0 |
两种过滤器在相同等级下的过滤效率相差不大，但袋式因展开面积更大，在实际运行中更易保持稳定的效率水平。
5.2 压力损失对比
压力损失是衡量过滤器能耗的关键指标。一般来说，压力损失越低，风机能耗越小，运行成本越低。
| 类型 | 初始压损（Pa） | 终压损（Pa） | 平均使用周期内压损变化 |
|---|---|---|---|
| 板式 | 80 ~ 120 | ≤450 | 较快上升 |
| 袋式 | 60 ~ 100 | ≤450 | 缓慢上升 |
袋式过滤器因滤材面积大，初期压损更低，且随着使用时间的增长，压损上升速度较慢，有利于节能运行。
5.3 容尘量对比
容尘量是指过滤器在达到终阻力前所能捕集的灰尘总量，直接影响更换频率和运行维护成本。
| 类型 | 容尘量（g） | 更换周期（月） |
|---|---|---|
| 板式 | 200 ~ 400 | 3 ~ 6 |
| 袋式 | 600 ~ 1200 | 6 ~ 12 |
袋式过滤器容尘量明显优于板式，尤其适用于灰尘浓度较高的工业环境或公共场所。
六、应用场景对比
| 应用场景 | 推荐类型 | 原因说明 |
|---|---|---|
| 办公楼、住宅新风系统 | 板式 | 空间受限，风量适中，便于更换 |
| 医院手术室、实验室 | 袋式 | 对空气质量要求高，需长期稳定运行 |
| 工业厂房、洁净车间 | 袋式 | 粉尘浓度高，容尘量要求大 |
| 商场、酒店中央空调系统 | 袋式 | 风量大，需长时间运行 |
| 小型风机盘管机组 | 板式 | 成本控制，空间限制 |
七、经济性分析
7.1 初期投资对比
| 类型 | 单价（元） | 适用风量范围（m³/h） |
|---|---|---|
| 板式 | 100 ~ 300 | 300 ~ 1500 |
| 袋式 | 300 ~ 800 | 1000 ~ 5000 |
板式中效过滤器价格普遍低于袋式，适用于预算有限的小型项目。
7.2 使用成本对比（按年计算）
假设年运行时间为300天，每天运行8小时，风量为2000 m³/h，电费为1.0元/kWh，风机功率为1.5kW。
| 类型 | 更换次数 | 更换费用（元/年） | 能耗费用（元/年） | 总运行成本（元/年） |
|---|---|---|---|---|
| 板式 | 2次 | 400 | 3600 | 4000 |
| 袋式 | 1次 | 600 | 3200 | 3800 |
尽管袋式初期投资略高，但由于其更长的使用寿命和更低的能耗表现，整体运行成本更具优势。
八、国内外研究现状与发展趋势
8.1 国外研究进展
美国ASHRAE（美国采暖制冷与空调工程师协会）在其《ASHRAE Handbook—HVAC Systems and Equipment》中明确指出，袋式过滤器在大型中央空调系统中具有更高的性价比和运行稳定性（ASHRAE, 2020）。欧洲标准EN 779:2012也对中效过滤器的分级和测试方法进行了详细规定。
此外，美国环保署（EPA）发布的《Indoor Air Quality in Commercial Buildings》报告指出，中效过滤器的应用可显著降低PM2.5浓度，提升室内空气质量（EPA, 2018）。
8.2 国内研究现状
我国自2019年起实施新版国家标准《GB/T 14295-2019 空气过滤器》，对中效过滤器的分类、性能测试及标识方法进行了规范。清华大学建筑学院在《暖通空调》期刊上发表的研究表明，袋式中效过滤器在医院净化系统中表现出更优的颗粒物去除效率（李强等，2021）。
近年来，国内厂商也在不断优化产品结构，例如采用纳米涂层、静电增强等新技术，提高过滤效率并降低能耗。
8.3 发展趋势
未来中效过滤器的发展方向主要包括：
- 智能化监测：集成压差传感器、自动报警功能；
- 绿色材料应用：开发可降解滤材，减少环境污染；
- 模块化设计：便于快速更换与维护；
- 多功能融合：结合除菌、除异味等功能，满足更高健康需求。
九、结论（注：原文未设结语章节）
参考文献
- ASHRAE. (2020). ASHRAE Handbook—HVAC Systems and Equipment. Atlanta: ASHRAE.
- EN 779:2012. Particulate air filters for general ventilation – Determination of the filtration performance.
- EPA. (2018). Indoor Air Quality in Commercial Buildings. United States Environmental Protection Agency.
- 李强, 张伟, 王磊. (2021). "医院净化系统中中效过滤器性能对比研究". 《暖通空调》, 41(3), 45-50.
- GB/T 14295-2019. 空气过滤器. 中华人民共和国国家市场监督管理总局发布.
- 百度百科. (2023). 空气过滤器.
- 王志刚. (2022). "中效过滤器在HVAC系统中的应用与选型策略". 《建筑节能》, 50(6), 78-82.
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