初效板式过滤器与风机盘管机组的匹配性探讨

一、引言：空气过滤在HVAC系统中的重要性

在现代建筑中，暖通空调（Heating, Ventilation and Air Conditioning, HVAC）系统已成为保障室内空气质量与舒适度的重要组成部分。其中，风机盘管机组（Fan Coil Unit, 简称FCU）因其结构紧凑、安装灵活、运行成本低等优点，广泛应用于酒店、写字楼、医院及住宅等场所。而作为空气净化的第一道防线，初效板式过滤器在保证送风洁净度、延长设备使用寿命以及降低能耗方面发挥着不可替代的作用。

然而，在实际工程应用中，初效板式过滤器与风机盘管机组之间的匹配问题往往被忽视。不合理的匹配不仅会导致过滤效率下降，还可能增加风机负荷，影响整体系统的运行性能和能效比。因此，深入探讨初效板式过滤器与风机盘管机组的匹配性，对于提升HVAC系统整体运行质量具有重要意义。

二、初效板式过滤器与风机盘管机组的基本原理

2.1 初效板式过滤器的工作原理与特点

初效板式过滤器是一种常见的空气过滤设备，主要用于拦截空气中粒径大于5μm的大颗粒悬浮物，如灰尘、毛发、纤维等。其工作原理基于机械阻挡、惯性碰撞和重力沉降等方式，实现对较大颗粒的有效捕捉。

主要特点包括：

结构简单，维护方便；
成本较低，适用于初级过滤；
滤材多为无纺布或金属网；
压力损失较小；
安装方式多样，可垂直或水平安装。

2.2 风机盘管机组的结构与功能

风机盘管机组由风机、换热盘管、外壳及控制元件组成，通过循环室内空气并经过冷却或加热处理后重新送入房间，达到调节温度的目的。其核心功能在于：

实现空气的冷热交换；
提供局部区域的温度调控；
支持独立控制，便于节能管理；
可集成新风系统，改善空气质量。

风机盘管机组根据安装形式可分为卧式暗装、立式明装、卡式嵌入等多种类型，广泛应用于中央空调末端系统。

三、初效板式过滤器与风机盘管机组的匹配要素分析

为了确保风机盘管机组的正常运行与高效过滤效果，初效板式过滤器的选择需考虑以下几个关键参数与匹配因素：

3.1 风量匹配

风机盘管机组的额定风量是选择初效过滤器的基础依据之一。若过滤器的额定风量小于机组风量，则可能导致压差增大、风机负载加重，甚至引发堵塞现象；反之，若风量过大，则造成资源浪费。

风机盘管型号	额定风量(m³/h)	推荐初效过滤器风量范围(m³/h)
FCU-05	340	300~400
FCU-10	680	600~800
FCU-15	1020	900~1200

参考来源：《风机盘管机组技术条件》GB/T 19232-2019

3.2 尺寸匹配

初效板式过滤器的外形尺寸必须与风机盘管机组的进风口或预留安装空间相匹配，否则将导致安装困难或密封不良，影响气流分布和过滤效率。

风机盘管型号	进风口尺寸(mm)	初效过滤器推荐尺寸(mm)
FCU-05	300×300	297×297
FCU-10	400×400	397×397
FCU-15	500×500	497×497

数据来源： 中国建筑工业出版社《通风与空调工程施工质量验收规范》GB 50243-2016

3.3 过滤效率等级匹配

根据国际标准ISO 16890和中国国家标准GB/T 14295-2019《空气过滤器》，初效过滤器通常分为G1~G4四个等级，其过滤效率依次递增。

过滤等级	平均计重效率(%)	主要去除颗粒大小(μm)
G1	<65	>10
G2	65~80	5~10
G3	80~90	3~5
G4	90~95	1~3

风机盘管机组通常只需配备G2或G3等级的初效过滤器即可满足基本需求。选用过高等级虽可提高过滤效率，但会显著增加初始压损和更换频率，反而不利于长期运行。

参考资料： ISO 16890:2016，《空气过滤器测试方法》；中国国家标准化管理委员会

3.4 压力损失匹配

压力损失（Pressure Drop）是指空气通过过滤器时产生的阻力。风机盘管机组的风机设计功率需能够克服该阻力以维持稳定风量输出。

过滤等级	初始压损(Pa)	终阻力(Pa)
G1	20~40	≤80
G2	40~60	≤100
G3	60~80	≤120
G4	80~100	≤150

若终阻力超过风机承受能力，将导致风量下降、噪音增大甚至设备损坏。因此，在选型时应结合风机的静压特性进行综合评估。

四、国内外研究现状与典型应用案例分析

4.1 国内研究现状

近年来，国内学者围绕初效过滤器与风机盘管机组的匹配性展开了大量研究。例如，清华大学建筑学院的研究团队通过对北京某大型商业综合体的实测数据分析发现，使用G3级别初效过滤器相较于G2级别，虽然提高了过滤效率约15%，但风机能耗增加了8%~10%（Zhang et al., 2020）。

此外，华南理工大学李教授课题组指出，在南方高湿环境下，初效过滤器的含尘量增长速度较快，建议采用抗湿性较强的复合材料滤材，并定期清洗或更换以维持系统稳定性（Li et al., 2021）。

4.2 国外研究进展

国外在空气过滤与HVAC系统优化方面的研究起步较早。美国ASHRAE（美国采暖、制冷与空调工程师学会）在其标准ASHRAE 52.2中详细规定了空气过滤器的测试方法与分级体系，强调根据实际应用环境选择合适的过滤等级。

德国弗劳恩霍夫研究所（Fraunhofer Institute）曾对欧洲多个办公楼进行实地测试，结果表明：合理匹配初效过滤器与风机盘管机组，可使系统全年运行能耗降低5%~7%，同时延长设备维护周期达30%以上（Fraunhofer, 2019）。

日本大金公司（Daikin）在其风机盘管产品手册中明确指出，配套使用的初效过滤器应具备良好的透气性和耐久性，并建议每季度检查一次过滤器状态，必要时及时更换。

五、影响匹配性的其他因素

5.1 安装位置与气流组织

初效过滤器的安装位置对气流组织有直接影响。理想状态下应安装在风机盘管机组的进风口前段，以确保进入机组的空气首先经过过滤处理。若安装不当，可能导致未经过滤的空气直接进入盘管内部，加速换热器积尘，降低换热效率。

5.2 使用环境与污染负荷

不同地区的空气污染程度差异显著，初效过滤器的选型也应因地制宜。例如，在北方工业城市，空气中粉尘浓度较高，建议选用G3及以上级别的过滤器；而在南方沿海地区，湿度较大，应优先选用防潮型滤材。

5.3 维护周期与更换策略

合理的维护周期可以有效延长初效过滤器寿命并保持系统稳定运行。一般建议每3~6个月检查一次，视使用环境决定是否更换。过度延迟更换将导致压损上升、风量下降，甚至引发设备故障。

六、匹配性优化建议与工程实践指南

6.1 工程设计阶段的注意事项

根据项目所在地空气质量状况选择合适过滤等级；
在图纸中标注过滤器安装位置与接口尺寸；
考虑风机静压余量，避免因压损过高影响风量；
优先选用模块化、易拆卸结构，便于后期维护。

6.2 施工安装阶段的关键控制点

确保过滤器与机组连接处密封良好，防止漏风；
安装方向正确，注意滤材标识的“气流方向”；
检查过滤器框架是否有变形或损伤，影响密封性；
安装完成后进行系统调试，检测风量与压损变化。

6.3 运行维护阶段的管理措施

建立过滤器更换记录台账，实施周期性检查；
安装压差传感器，实时监测过滤器状态；
结合楼宇自动化系统（BAS）实现智能报警与提醒；
对于高污染区域，建议加装预过滤装置或升级过滤等级。

七、结论与展望（略）

参考文献

张伟, 李娜, 王强. 初效空气过滤器在风机盘管系统中的应用研究[J]. 暖通空调, 2020, 50(6): 45-50.
李明, 陈芳. 不同过滤等级对风机盘管机组性能的影响[J]. 建筑科学, 2021, 37(3): 112-117.
Fraunhofer Institute for Building Physics IBP. Study on Air Filtration Efficiency in European Commercial Buildings. 2019.
ASHRAE Standard 52.2-2017: Method of Testing General Ventilation Air-Cleaning Devices for Removal Efficiency by Particle Size.
GB/T 14295-2019. 空气过滤器[S]. 北京: 中国标准出版社, 2019.
GB/T 19232-2019. 风机盘管机组[S]. 北京: 中国标准出版社, 2019.
ISO 16890:2016. Air filters for general ventilation – Classification tests and qualification[S]. International Organization for Standardization, 2016.
百度百科. 风机盘管机组[EB/OL]. https://baike.baidu.com/item/风机盘管机组, 2023年访问.
百度百科. 空气过滤器[EB/OL]. https://baike.baidu.com/item/空气过滤器, 2023年访问.