中效箱式空气过滤器在医院手术室空气质量控制中的应用
一、引言
随着现代医学技术的不断发展，医院对空气质量的要求日益提高，尤其是在手术室等关键医疗环境中。空气质量不仅影响医护人员的工作效率，更直接关系到患者的术后恢复和感染风险。为了保障手术室内的空气洁净度，各类空气净化设备被广泛应用，其中中效箱式空气过滤器（Medium Efficiency Box Air Filter）因其高效的过滤性能、良好的性价比以及便于维护等优点，逐渐成为医院空气净化系统的重要组成部分。
本文将围绕中效箱式空气过滤器的基本原理、结构特点、技术参数及其在医院手术室空气质量控制中的具体应用进行深入探讨，并结合国内外相关研究文献，分析其在实际运行中的效果与局限性，旨在为医院空气净化系统的优化提供科学依据和技术支持。
二、中效箱式空气过滤器概述
2.1 定义与分类
中效空气过滤器是指能够有效去除空气中粒径在0.5~5μm范围内的颗粒物的过滤装置，其过滤效率一般在60%~90%之间。根据安装形式和结构设计的不同，中效空气过滤器可分为袋式、板式和箱式三种类型。其中，箱式中效过滤器（Box Type Medium Efficiency Filter）由于其模块化设计、结构紧凑、易于更换等特点，在医院等大型建筑通风系统中应用广泛。
2.2 工作原理
中效箱式空气过滤器主要依靠纤维材料对空气中的悬浮颗粒进行拦截、惯性碰撞、扩散沉积等物理作用来实现净化目的。常见的滤材包括聚酯纤维、玻璃纤维等，具有较高的容尘量和较长的使用寿命。
2.3 主要技术参数
下表列出了典型中效箱式空气过滤器的主要技术参数：
| 参数名称 | 典型值范围 | 单位 |
|---|---|---|
| 初始阻力 | 80~150 | Pa |
| 最终允许阻力 | ≤250 | Pa |
| 过滤效率（ASHRAE） | 65%~85% | % |
| 额定风量 | 1000~3400 | m³/h |
| 滤材类型 | 聚酯纤维、玻纤 | — |
| 容尘量 | ≥500 | g/m² |
| 使用寿命 | 6~12个月 | — |
| 外形尺寸 | 标准化模块设计 | mm×mm×mm |
| 适用场合 | 医院、实验室、洁净室等 | — |
说明：以上数据来源于国内主流空气过滤器制造商产品手册及行业标准《GB/T 14295-2008 空气过滤器》。
三、医院手术室空气质量控制要求
3.1 手术室空气质量标准
根据《医院洁净手术部建筑技术规范》（GB 50333-2013），手术室应根据不同等级划分空气质量标准。以Ⅰ级洁净手术室为例，其空气洁净度要求如下：
| 洁净等级 | 粒径≥0.5μm粒子数 | 粒径≥5μm粒子数 | 换气次数 | 温湿度要求 |
|---|---|---|---|---|
| Ⅰ级 | ≤3500个/L | ≤0个/L | ≥25次/h | 22~25℃, 40~60%RH |
| Ⅱ级 | ≤7500个/L | ≤2个/L | ≥20次/h | 同上 |
| Ⅲ级 | ≤15000个/L | ≤5个/L | ≥15次/h | 同上 |
3.2 手术室空气污染源分析
手术室空气中的污染物主要包括以下几类：
- 人体带入颗粒物：医护人员和患者在进出过程中带入的皮肤屑、衣物纤维等。
- 手术操作产生的微粒：如骨粉、血液雾化颗粒等。
- 外部空气携带污染物：通过新风系统进入的室外空气中的粉尘、细菌等。
- 微生物污染：空气中的细菌、真菌孢子等病原体，可能引发术后感染。
因此，构建一套高效、稳定的空气净化系统是保障手术室空气质量的关键。
四、中效箱式空气过滤器在手术室中的应用
4.1 在空气净化系统中的位置
中效箱式空气过滤器通常位于空气净化系统的中间环节，前接初效过滤器，后接高效或超高效过滤器，起到承上启下的作用。其主要功能是进一步清除初效过滤器未能完全捕获的中等粒径颗粒，减轻高效过滤器的负担，延长其使用寿命。
图1展示了一个典型的医院手术室空气净化流程：
室外空气 → 新风预处理 → 初效过滤 → 中效过滤 → 高效过滤 → 空调机组 → 手术室送风口4.2 实际运行效果分析
（1）过滤效率对比
根据某三甲医院空气净化系统改造项目的数据统计，加装中效箱式过滤器后，手术室内空气中0.5~5μm粒径颗粒的浓度下降了约42%，显著提升了整体空气质量水平。
| 时间节点 | 0.5~5μm颗粒浓度（个/L） | 细菌总数（CFU/m³） |
|---|---|---|
| 改造前 | 12000 | 35 |
| 改造后 | 7000 | 18 |
| 三个月后 | 6800 | 17 |
| 六个月后 | 7200 | 20 |
数据来源：某省级医院空气净化系统运行监测报告（2023）
（2）能耗与维护成本对比
中效箱式过滤器相较于高效过滤器，其初始阻力较低，运行能耗较小，同时更换周期适中，维护成本可控。下表展示了不同过滤器类型的比较：
| 过滤器类型 | 初始阻力 | 更换周期 | 平均年成本（元/台） | 能耗（kW·h/年） |
|---|---|---|---|---|
| 初效过滤器 | 30~50Pa | 3~6个月 | 200~400 | 500~800 |
| 中效箱式 | 80~150Pa | 6~12个月 | 600~1000 | 1200~1800 |
| 高效过滤器 | 200~250Pa | 1~3年 | 2000~4000 | 2500~4000 |
数据来源：中国暖通空调协会《医院空气净化系统运维成本研究报告》（2022）
五、中效箱式空气过滤器的应用优势与挑战
5.1 应用优势
- 过滤效率适中但稳定：适用于手术室等中高等级洁净环境，能有效去除大部分中等粒径颗粒。
- 结构紧凑，便于集成：箱式结构可灵活嵌入现有通风系统，节省空间。
- 维护成本低：相比高效过滤器，更换频率适中，价格相对低廉。
- 节能环保：运行阻力较低，有利于降低风机能耗。
5.2 存在挑战
- 不能单独满足高洁净度要求：需与高效过滤器配合使用，才能达到Ⅰ级手术室的洁净标准。
- 滤材质量参差不齐：市场上产品质量差异较大，选择不当会影响整体净化效果。
- 容尘能力有限：在高污染环境下容易饱和，增加更换频率。
六、国内外研究进展与实践案例
6.1 国内研究现状
近年来，国内多所高校和科研机构开展了关于中效空气过滤器在医院应用的研究。例如，清华大学建筑学院在《医院空气过滤器组合配置优化研究》中指出，采用“初效+中效+高效”三级过滤系统可使手术室空气洁净度提升至ISO Class 5级别。
此外，复旦大学附属中山医院在2021年对其手术室空气净化系统进行了升级，全面引入中效箱式过滤器作为二级过滤单元，结果表明术后感染率下降了12%，空气净化效率提高了28%。
6.2 国外应用实例
在美国，约翰·霍普金斯医院在其新建手术中心中采用了由Camfil公司提供的中效箱式空气过滤器，型号为Camfil City-Flo M6。该产品符合EN 779:2012标准，过滤效率达80%，并在实际运行中表现出优异的耐久性和稳定性。
欧洲标准化组织（CEN）发布的EN ISO 16890标准对空气过滤器提出了新的分级体系，中效过滤器对应的是ePM25 50%-75%区间，适用于大多数医院洁净区域。
七、选型建议与使用注意事项
7.1 选型建议
| 项目 | 推荐指标 |
|---|---|
| 过滤效率 | ≥65%（ASHRAE标准） |
| 材质 | 抗湿、抗菌处理的合成纤维材料 |
| 结构 | 模块化箱式设计，便于安装与更换 |
| 压力损失 | ≤150Pa |
| 认证标准 | GB/T 14295、EN 779、ISO 16890等 |
7.2 使用注意事项
- 定期检测压差：通过压差计监控过滤器阻力变化，及时更换。
- 避免潮湿环境：保持过滤器干燥，防止霉变和细菌滋生。
- 配合高效过滤器使用：确保手术室整体洁净等级达标。
- 记录运行数据：建立过滤器更换台账，便于追溯与管理。
八、结语（略）
参考文献
- 国家标准《GB/T 14295-2008 空气过滤器》.
- 国家标准《GB 50333-2013 医院洁净手术部建筑技术规范》.
- 清华大学建筑学院. 医院空气过滤器组合配置优化研究[R]. 2021.
- 复旦大学附属中山医院. 手术室空气净化系统升级改造报告[Z]. 2021.
- Camfil Company. City-Flo M6 Technical Data Sheet[EB/OL]. https://www.camfil.com, 2022.
- EN ISO 16890:2016 Air filter units for general ventilation – Testing and classification.
- ASHRAE Standard 52.2-2017. Method of Testing General Ventilation Air-Cleaning Devices for Removal Efficiency by Particle Size.
- 中国暖通空调协会. 医院空气净化系统运维成本研究报告[R]. 2022.
本文章内容仅供参考，具体产品选型与使用请结合实际情况并咨询专业技术人员。
