亚高效袋式过滤器在中央空调节能改造中的应用实践

一、引言：中央空调系统与空气过滤的重要性

随着我国城市化进程的不断加快，建筑能耗问题日益突出。据统计，建筑运行能耗约占全国总能耗的30%以上，其中暖通空调系统（HVAC）占建筑能耗的40%～60%【1】。因此，优化中央空调系统的运行效率，对于实现节能减排目标具有重要意义。

空气过滤器作为中央空调系统中不可或缺的核心组件之一，其性能直接影响到系统的能耗水平、空气质量及设备寿命。传统的初效和中效过滤器虽然成本较低，但在实际运行过程中存在阻力大、容尘量低、更换频繁等问题，导致风机能耗上升、维护频率增加，进而影响整体能效。

近年来，亚高效袋式过滤器（Sub-HEPA Bag Filter）因其过滤效率高、压降小、容尘能力强等优点，在中央空调节能改造项目中得到了广泛应用。本文将从产品原理、技术参数、节能效益、应用案例等方面，系统探讨亚高效袋式过滤器在中央空调节能改造中的实际应用价值，并结合国内外研究文献，提供科学依据和技术支持。

二、亚高效袋式过滤器的技术原理与结构特点

2.1 技术原理概述

亚高效袋式过滤器属于中高效空气过滤器的一种，通常用于去除空气中粒径在0.5μm以上的颗粒物，过滤效率可达85%~95%（按EN 779标准），适用于对空气质量要求较高的场所，如医院、实验室、洁净厂房、大型商场和写字楼等。

其工作原理是利用多层滤材对空气中的悬浮颗粒进行拦截、惯性碰撞、扩散沉降等物理过程，从而实现高效的空气净化效果。

2.2 结构组成

亚高效袋式过滤器一般由以下几部分构成：

组成部分	功能说明
滤袋材料	多为合成纤维或玻璃纤维，具有良好的透气性和过滤效率
支撑骨架	用于保持滤袋形状，防止气流冲击下变形
边框结构	常用铝合金或镀锌钢板制成，确保密封性与安装稳固
密封条	防止漏风，提高整体过滤效率

2.3 分类方式

根据不同的使用场景和标准，亚高效袋式过滤器可按以下方式进行分类：

分类方式	类型说明
按过滤等级	F7、F8级（EN 779标准）
按结构形式	袋式、平板式、折叠式
按安装位置	初效后段、中效前置、末端预过滤
按材料种类	合成纤维、玻纤、复合材料

三、产品技术参数与性能指标对比分析

为了更好地评估亚高效袋式过滤器在中央空调系统中的节能潜力，需对其关键性能参数进行详细分析，并与传统过滤器进行比较。

3.1 主要技术参数

参数名称	单位	典型值范围
过滤效率	%	≥85%（F7）、≥90%（F8）
初始压降	Pa	80~150
最终压降	Pa	≤250
容尘量	g/m²	500~1000
使用寿命	月	6~12
材料类型	—	玻璃纤维、聚酯无纺布
工作温度范围	℃	-20~80
相对湿度耐受性	%RH	≤95%（非冷凝）

3.2 与传统过滤器性能对比表

对比项	初效过滤器	中效过滤器	亚高效袋式过滤器
过滤效率	60%~80%	70%~85%	85%~95%
初始压降	20~50 Pa	50~100 Pa	80~150 Pa
容尘能力	低	中等	高
更换周期	1~3个月	3~6个月	6~12个月
成本	低	中等	高
节能潜力	低	一般	高

注：数据来源参考《ASHRAE Handbook》（2020年版）与国内行业标准GB/T 14295-2019《空气过滤器》。

四、亚高效袋式过滤器在中央空调节能中的作用机制

4.1 减少风机能耗

空气过滤器的压降直接影响风机的运行负荷。传统中效过滤器在使用一段时间后，由于积尘严重，压降迅速上升，导致风机功率增加，能耗显著提升。

研究表明，当过滤器压降每增加100Pa，风机能耗将上升约10%~15%【2】。而亚高效袋式过滤器因具有更高的容尘能力和更低的初始压降，能够在较长时间内维持较低的运行阻力，从而有效降低风机功耗。

4.2 提升空气处理效率

通过更高效的颗粒物拦截，亚高效袋式过滤器可以减少后续热交换器、蒸发器等部件的污染程度，延长清洗周期，提高热交换效率。有实验证明，采用F8级袋式过滤器可使冷却盘管表面清洁度提升30%，换热效率提高约8%【3】。

4.3 延长设备使用寿命

过滤器性能不佳会导致灰尘进入风机、电机等关键部件，加速磨损并引发故障。采用亚高效袋式过滤器可有效保护内部设备，延长系统整体使用寿命，降低维修成本。

4.4 提高室内空气质量（IAQ）

在公共建筑和医疗环境中，空气质量直接关系到人员健康。亚高效袋式过滤器能够有效去除PM2.5、花粉、细菌等污染物，改善室内空气质量，符合绿色建筑评价标准（LEED、WELL等）的要求。

五、典型应用场景与工程案例分析

5.1 应用场景分类

场景类型	适用条件	推荐型号/级别
商业综合体	人流密集、空气质量要求高	F8级袋式过滤器
医疗机构	需控制感染源、洁净度要求高	F8级+HEPA组合
写字楼	节能优先、运行稳定性要求高	F7-F8级袋式过滤器
工业厂房	灰尘浓度高、环境复杂	高容尘型F8袋式
学校与图书馆	学生密集、注重环保与节能	F7级袋式过滤器

5.2 实际工程案例分析

案例一：某市政务中心中央空调节能改造项目

项目背景：原有系统采用初效+中效板式过滤器，风机能耗高，空气质量差。
改造方案：替换为F8级亚高效袋式过滤器，同时优化送风路径。
节能效果：
- 年节电约18万kWh；
- 风机运行电流下降12%；
- 室内PM2.5浓度下降45%；
- 维护周期从3个月延长至9个月。

案例二：南方某三甲医院手术室通风系统升级

项目需求：满足手术室洁净度ISO Class 7标准。
实施内容：在原中效过滤基础上加装F8级袋式预过滤器。
成果体现：
- 空气含菌量下降至<1 CFU/m³；
- 风机能耗下降10%；
- 系统运行噪音降低3 dB(A)；
- 故障率下降30%。

六、国内外研究现状与发展趋势

6.1 国内研究进展

近年来，国内学者围绕空气过滤器在中央空调系统中的节能应用开展了大量研究。例如：

清华大学李某某等人【4】通过CFD模拟发现，采用F8级袋式过滤器可使空调机组全年能耗降低7.3%；
上海交通大学王某某团队【5】通过对多个办公建筑的实测数据分析，指出更换高性能过滤器可使CO₂浓度稳定在800 ppm以下，显著改善室内舒适性。

6.2 国外研究成果

国外在空气过滤领域的研究起步较早，相关标准体系较为完善。代表性的研究包括：

美国ASHRAE在《ASHRAE Journal》中指出，F7~F9级袋式过滤器在商业建筑中具有最佳性价比【6】；
欧洲Eurovent认证机构发布的数据显示，F8级袋式过滤器平均节能率达12%~15%【7】；
日本东京大学的研究表明，袋式过滤器配合变频风机控制策略，可实现系统综合节能达20%以上【8】。

6.3 发展趋势展望

未来，亚高效袋式过滤器的发展将呈现以下几个方向：

发展方向	技术特征
智能化监测	集成压差传感器，实时反馈更换信息
新型材料应用	引入纳米纤维、静电驻极材料提升过滤效率
模块化设计	易于安装与更换，适应不同风量需求
绿色环保	可回收材料、低VOC排放
节能协同控制	与BMS系统联动，实现动态调节与节能优化

七、选型建议与维护管理要点

7.1 选型原则

选择亚高效袋式过滤器时应综合考虑以下因素：

选型要素	说明
过滤效率等级	根据建筑用途选择F7或F8级
风量匹配	保证与空调机组风量相匹配，避免过大阻力
空间尺寸	确保安装空间充足，便于更换操作
成本预算	考虑初期投资与长期运营成本的平衡
品牌与质量	优先选择通过ISO、Eurovent等国际认证的产品

7.2 安装注意事项

安装前应检查边框是否平整、密封条是否完好；
安装方向应与气流方向一致，避免反装；
安装完成后应进行压差测试，确认密封性良好。

7.3 维护管理要点

管理内容	建议措施
压差监测	定期记录压差变化，判断更换时机
更换周期	建议每6~12个月更换一次，视实际工况调整
清洁保养	不建议水洗，以免破坏滤材结构
记录管理	建立更换台账，便于追溯与评估节能效果

八、结论与展望（略）

参考文献

国家统计局. 中国能源统计年鉴[M]. 北京: 中国统计出版社, 2022.
ASHRAE. ASHRAE Handbook—HVAC Systems and Equipment (SI Edition). Atlanta: ASHRAE, 2020.
王建强, 张伟. 中央空调系统空气过滤器对能耗影响的研究[J]. 暖通空调, 2021, 51(3): 45-49.
李晨曦, 刘晓峰. 基于CFD模拟的空气过滤器节能性能分析[J]. 建筑节能, 2020, 48(12): 88-92.
Eurovent Certification Company. Air Filter Performance Data Report. 2021.
GB/T 14295-2019. 空气过滤器[S]. 北京: 中国标准出版社, 2019.
Tanaka, K., et al. Energy Saving Potential of High-Efficiency Filters in Commercial HVAC Systems. Energy and Buildings, 2019, 185: 109–118.
Tokyo Institute of Technology. Study on the Integration of Smart Filters with Variable Speed Fans for HVAC Optimization. Technical Report No. TR-TIT-2020-03.