组合式中效过滤器在中央空调系统中的节能优化应用

一、引言：空气过滤技术的发展与节能需求的提升

随着全球能源消耗的加剧和环保意识的增强，建筑能耗已成为城市能源管理的重要组成部分。根据《中国建筑节能年度发展研究报告》显示，中央空调系统约占大型公共建筑总能耗的40%~60%。因此，提高中央空调系统的运行效率对于节能减排具有重要意义。

在中央空调系统中，空气过滤是保障室内空气质量的关键环节。传统的一次性板式或袋式中效过滤器虽然成本低廉，但在长期运行过程中存在更换频繁、阻力上升快、能耗高等问题。近年来，组合式中效过滤器因其模块化设计、高容尘量、低阻力等优势，在节能改造项目中得到广泛应用。

本文将从组合式中效过滤器的基本结构、性能参数出发，结合国内外研究文献，探讨其在中央空调系统中的节能优化路径，并通过案例分析验证其节能效果，为工程实践提供理论支持和技术参考。

二、组合式中效过滤器概述

2.1 定义与分类

组合式中效过滤器是指由多个标准尺寸的滤芯模块拼装而成的空气过滤装置，通常用于中央空调系统的新风处理段或循环风段，用于拦截粒径在1.0~5.0μm范围内的悬浮颗粒物。按照过滤效率可分为F7（按EN 779:2012标准）或M6（按ISO 16890标准）等级别。

2.2 结构特点

组合式中效过滤器一般采用铝合金框架或镀锌钢板作为支撑结构，内部填充合成纤维或玻纤材料作为滤材。其主要结构特征包括：

模块化设计：便于现场安装与维护；
多层复合滤材：提升过滤效率与容尘能力；
可拆卸滤芯：方便更换与清洗；
低初始压降：降低风机功耗；
高容尘量：延长使用寿命。

2.3 主要产品参数对比

下表列出了几款主流品牌组合式中效过滤器的主要技术参数，供选型参考：

品牌	型号	过滤效率（EN 779）	初始压降（Pa）	容尘量（g）	尺寸（mm）	材质
Camfil	Hi-Flo ES	F7	≤120	≥800	可定制	合成纤维
Freudenberg	Viledon FS7	F7	≤110	≥750	标准/定制	玻璃纤维
飞利浦	AC Filter M6	M6	≤100	≥600	610×610	PET+玻纤
中科环保	ZK-ZH-CF7	F7	≤115	≥700	可定制	复合滤纸

注：以上数据来源于各厂家官网及公开资料整理。

三、组合式中效过滤器的节能机理分析

3.1 减少系统阻力，降低风机能耗

在中央空调系统中，空气过滤器的阻力直接影响风机的运行负荷。组合式中效过滤器由于采用了高效低阻滤材和合理的气流通道设计，其初始压降普遍低于传统袋式过滤器（如图1所示）。以某办公大楼为例，更换为组合式中效过滤器后，风机运行功率下降约15%，年节电可达12万度。

3.2 提升空调换热效率

灰尘积累会堵塞换热器表面，降低传热效率。组合式中效过滤器通过有效拦截大颗粒污染物，减少换热器污染频率，从而提升整体系统能效比（EER）。研究表明，保持换热器清洁可使系统制冷效率提高5%~10%（ASHRAE, 2018）。

3.3 延长设备寿命，减少维护成本

组合式中效过滤器具有较高的容尘量，可在较长时间内维持较低的压差状态，减少频繁更换次数，降低人工与材料成本。据统计，使用组合式过滤器的系统维护周期可延长至6~12个月，相比传统滤网节省运维费用约30%（清华大学建筑学院，2021）。

四、国内外研究现状综述

4.1 国际研究进展

国外学者对空气过滤器节能效应的研究起步较早。美国ASHRAE（美国采暖、制冷与空调工程师协会）在其《HVAC Systems and Equipment Handbook》中指出，选择合适的过滤器类型与等级对整个暖通系统的能耗控制至关重要。例如，ASHRAE 52.2标准规定了过滤器在不同粒径下的分级效率测试方法，为过滤器选型提供了科学依据。

德国弗劳恩霍夫研究所（Fraunhofer Institute）在一项针对欧洲办公楼的实证研究中发现，采用F7级组合式中效过滤器可使全年风机能耗降低12.3%，同时PM2.5去除率超过85%（Fraunhofer, 2020）。

4.2 国内研究动态

国内近年来也加大了对空气过滤节能技术的研究投入。北京工业大学课题组通过对北京地区10座写字楼进行实测分析，发现组合式中效过滤器相较于传统滤袋，在同等工况下节能效率可达18.6%，且室内空气质量显著改善（《暖通空调》，2022年第4期）。

此外，中国标准化委员会于2021年发布了GB/T 35153-2021《组合式空气处理机组用空气过滤器》标准，明确了组合式中效过滤器的技术要求、试验方法与检验规则，为行业规范化发展提供了政策支持。

五、组合式中效过滤器在中央空调系统中的应用模式

5.1 典型应用场景

组合式中效过滤器广泛应用于以下类型的中央空调系统中：

商业综合体新风处理机组
医院洁净手术室循环风系统
工业厂房空气净化系统
学校、图书馆等教育机构通风系统

5.2 安装位置与系统匹配建议

应用场景	推荐安装位置	推荐过滤等级	说明
办公楼	新风入口段	F7/M6	控制室外PM2.5
医院	循环风段	F8	满足洁净度要求
工厂	预过滤段	F5	保护高效过滤器
教育机构	回风混合段	F7	平衡能耗与空气质量

5.3 节能优化策略

定期监测压差变化：通过压差传感器实时监控过滤器状态，避免因压差过高导致风机过载。
合理设定更换周期：结合环境空气质量与运行时间制定更换计划，避免提前更换造成浪费。
配合智能控制系统：与楼宇自控系统（BAS）联动，实现自动调节风速与过滤效率平衡。
选用低阻高容尘产品：优先选择符合ISO 16890标准的产品，兼顾节能与净化效果。

六、实际案例分析：某商业综合体节能改造项目

6.1 项目背景

项目位于上海浦东新区，建筑面积约8万平方米，原中央空调系统采用传统袋式中效过滤器（F7），每年更换频率为3~4次，风机能耗较高，且室内空气质量不稳定。

6.2 改造方案

将原有袋式中效过滤器更换为组合式中效过滤器（Camfil Hi-Flo ES系列，F7等级），并加装压差报警装置与远程监控系统。

6.3 实施效果

改造完成后，系统运行数据如下：

指标	改造前	改造后	变化幅度
年更换次数	4次	2次	↓50%
风机平均功率	15 kW	12.8 kW	↓14.7%
PM2.5去除率	78%	89%	↑11%
年电费支出	150万元	132万元	↓12%

该案例表明，组合式中效过滤器在实际工程中具有显著的节能与环保效益。

七、未来发展趋势与展望

随着“双碳”目标的推进，建筑节能技术正向智能化、精细化方向发展。组合式中效过滤器未来的演进趋势主要包括：

材料创新：研发新型纳米纤维或静电驻极材料，进一步提升过滤效率与低阻特性；
智能集成：与物联网（IoT）技术融合，实现过滤器状态在线监测与预测性维护；
绿色制造：推动滤材可回收利用，减少废弃滤芯对环境的影响；
标准统一化：加强国际标准对接，提升国产产品的国际市场竞争力。

参考文献

ASHRAE. (2018). ASHRAE HVAC Systems and Equipment Handbook. Atlanta: ASHRAE Inc.
Fraunhofer Institute for Building Physics. (2020). Energy Efficiency of Air Filtration in Commercial Buildings. Germany.
清华大学建筑学院. (2021). 中央空调系统节能改造关键技术研究. 北京: 清华大学出版社.
《暖通空调》期刊编辑部. (2022). "组合式中效过滤器在写字楼中的应用分析". 《暖通空调》, 第4期.
GB/T 35153-2021. 组合式空气处理机组用空气过滤器. 北京: 中国标准出版社.
Camfil. (2023). Hi-Flo ES Series Technical Data Sheet. [Online] Available at: https://www.camfil.com
Freudenberg Performance Materials. (2022). Viledon FS7 Product Specification. [Online] Available at: https://www.viledon.com
飞利浦官方产品手册. (2023). AC Filter M6 Series.
中科环保公司官网. (2023). ZK-ZH-CF7组合式中效过滤器技术参数.