组合式中效过滤器在商业建筑新风系统中的集成设计

一、引言

随着现代城市化进程的加快，人们对室内空气质量的要求日益提高。特别是在商业建筑中，如写字楼、商场、酒店等场所，人员密集度高，空气流通性差，污染物种类多，因此对新风系统的依赖程度更高。新风系统作为改善室内空气质量的重要手段，其核心组成部分之一是空气过滤设备。其中，组合式中效过滤器因其优良的过滤性能、适中的阻力和较长的使用寿命，被广泛应用于商业建筑的新风系统中。

本文将围绕组合式中效过滤器的基本概念、产品参数、在新风系统中的集成设计方法、应用优势以及国内外研究现状等方面进行详细阐述，并通过表格形式展示关键数据，力求为相关工程设计与技术人员提供有价值的参考信息。

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不同功能模块组成的中效空气过滤装置，通常包括初效预过滤层、中效主过滤层及辅助过滤材料（如活性炭、静电吸附层等）。根据《GB/T 14295-2008 空气过滤器》国家标准，中效过滤器主要针对粒径在1.0～5.0 μm范围内的颗粒物具有较高的过滤效率。

常见的中效过滤器类型包括：

类型	过滤效率（%）	额定风量（m³/h）	特点
袋式中效过滤器	≥60	1000～3000	结构稳定，容尘量大
板式中效过滤器	≥60	500～1500	占用空间小，更换方便
折叠式中效过滤器	≥70	1000～2500	滤材面积大，阻力低

2.2 工作原理

组合式中效过滤器通过多层结构实现对空气中悬浮颗粒的分级捕集。其基本工作流程如下：

初效过滤层：拦截较大颗粒（≥5 μm），防止后续滤材堵塞；
中效主过滤层：采用玻璃纤维或合成纤维材料，捕捉1.0～5.0 μm颗粒；
辅助过滤层（可选）：如活性炭层用于吸附VOCs，静电层增强细颗粒捕集能力。

该类过滤器一般安装于中央空调机组或独立新风处理单元中，作为空气净化的第一道防线，有效降低PM2.5、细菌、花粉等有害物质浓度。

三、组合式中效过滤器的产品参数与技术指标

为了便于工程选型与比较，以下列出常见品牌组合式中效过滤器的主要技术参数（以国内主流厂商为例）：

品牌	型号	过滤等级	初始阻力(Pa)	最终阻力(Pa)	尺寸(mm)	效率(≥1μm)	使用寿命(h)
格瑞斯通	GRS-ZH-300	F7级	≤80	≤250	484×484×46	≥70%	6000～8000
苏净爱邦	AB-ZF-400	F8级	≤90	≤280	592×592×46	≥85%	5000～7000
康斐尔(Kamair)	CB-F7-592	F7级	≤75	≤250	592×592×46	≥70%	7000～9000
大金(Daikin)	DA-ZF-600	F8级	≤85	≤300	610×610×46	≥85%	6000～8000

注：F7/F8为EN 779标准下的中效过滤等级划分，分别对应亚高效与高效前段过滤。

此外，国外知名品牌如Camfil、AAF、Donaldson等也提供了高性能的组合式中效过滤器，广泛应用于欧美商业建筑中。例如：

品牌	型号	过滤等级	初始阻力(Pa)	效率(≥1μm)	材料类型	应用场景
Camfil	Hi-Flo ES	MERV13	≤80	≥90%	合成纤维+静电	医疗、洁净室
AAF	MicroPlus	MERV11	≤70	≥75%	玻璃纤维	商业办公楼
Donaldson	Ultra-Web	MERV12	≤90	≥85%	纳米涂层滤材	高端酒店

四、组合式中效过滤器在新风系统中的集成设计

4.1 新风系统组成与功能要求

商业建筑中的新风系统通常由以下几个部分组成：

进风口与防雨百叶
初级过滤器（G4级）
组合式中效过滤器（F7/F8级）
热交换器（显热/全热）
风机模块
控制系统

在设计过程中，需综合考虑以下因素：

空气处理负荷：根据建筑使用性质、人员密度、污染源等因素计算所需换气量；
能耗控制：选择低阻力、高效率的过滤器以降低风机功耗；
维护周期：合理设置过滤器更换周期，避免频繁更换增加运维成本；
空间布局：过滤器尺寸应与空调箱匹配，确保安装便捷。

4.2 过滤器配置方案示例

以下为某大型商业综合体新风系统中组合式中效过滤器的典型配置方案：

系统位置	设备名称	型号	数量	功能说明
新风机组入口	初效过滤器	G4级板式	1组	拦截大颗粒灰尘
中央处理单元	组合式中效过滤器	F8级袋式	2组并联	去除PM2.5、细菌等
热回收模块后	静电辅助过滤器	可选	1组	提升细颗粒去除率
出风口末端	HEPA高效过滤器	H13级	可选	用于高端区域净化

该配置兼顾了经济性与净化效果，在保证空气品质的同时，降低了整体能耗与维护频率。

4.3 控制策略与自动化管理

现代新风系统越来越多地引入智能控制系统，结合压差传感器与PLC控制器，实现对过滤器状态的实时监测与自动报警。例如：

当过滤器前后压差超过设定阈值（如250Pa），系统提示更换；
通过BMS楼宇管理系统联动控制风机启停与变频运行；
记录过滤器更换时间与累计运行时长，优化运维计划。

五、组合式中效过滤器的应用优势分析

5.1 性能优势

项目	描述
高效过滤	对1.0～5.0 μm颗粒去除率可达70%以上
低阻力设计	初期阻力普遍低于100Pa，节能效果显著
易维护	模块化结构便于拆卸清洗与更换
成本可控	相比HEPA高效过滤器，价格更低、寿命更长

5.2 节能与环保效益

据清华大学建筑学院2018年研究数据显示，采用组合式中效过滤器的新风系统相比传统单一过滤系统可降低风机能耗约15%～20%，同时减少因频繁更换滤材带来的固体废弃物排放。

5.3 适用场景广泛

组合式中效过滤器适用于多种商业环境：

写字楼：提升办公空气质量，预防“病态建筑综合症”；
商场：应对大量人流带来的空气污染；
医院门诊部：作为高效过滤前段保护，延长HEPA寿命；
学校与培训机构：保障学生健康学习环境。

六、国内外研究现状与发展趋势

6.1 国内研究进展

近年来，我国在空气过滤领域的研究取得了显著成果。中国建筑科学研究院在《公共建筑通风系统节能设计导则》中明确指出，应在新风系统中优先选用F7及以上级别的中效过滤器，并建议结合静电除尘、UV杀菌等复合净化技术。

清华大学建筑节能研究中心（2021）研究表明，组合式中效过滤器配合热回收新风机组，可使全年能耗降低约18%，并显著改善室内CO₂浓度与PM2.5水平。

6.2 国外研究动态

美国ASHRAE（美国采暖、制冷与空调工程师学会）在其标准ASHRAE 62.1-2022中强调，商业建筑新风系统应采用至少MERV8级别的过滤器，并鼓励使用MERV11～MERV13以提升空气质量。

欧洲标准化组织CEN发布的EN 779:2012标准对中效过滤器的测试方法、性能指标进行了详细规定，推动了过滤器产品的国际化发展。

日本大金工业株式会社（Daikin）在2023年推出新一代纳米纤维中效过滤器，具备更低阻力与更高容尘能力，已在东京多个商业综合体中试点应用。

6.3 技术发展趋势

未来，组合式中效过滤器的发展方向主要包括：

智能化升级：集成IoT传感器，实现远程监控与故障预警；
材料创新：开发新型纳米纤维、生物降解滤材；
模块化设计：支持快速更换与现场组装；
多功能融合：集成除湿、杀菌、VOC吸附等功能。

七、案例分析：某商业综合体新风系统改造项目

7.1 项目背景

位于上海浦东新区的一座大型购物中心，建筑面积达12万平方米，原有新风系统仅配备G4级初效过滤器，导致冬季PM2.5超标、夏季异味严重等问题。

7.2 改造方案

在原有系统基础上新增组合式中效过滤器（F8级袋式），并加装压差监测与自动报警装置，具体参数如下：

项目	参数
品牌	格瑞斯通
型号	GRS-ZH-400
过滤等级	F8
初始阻力	≤85 Pa
效率（≥1μm）	≥85%
安装位置	新风机组二级过滤段
更换周期	6000小时

7.3 实施效果

改造完成后，经第三方检测机构评估：

指标	改造前	改造后
PM2.5浓度（μg/m³）	75	25
CO₂浓度（ppm）	1200	800
系统总阻力增加	+50 Pa	在允许范围内
年节能效益	–	约节省电费12万元

该项目验证了组合式中效过滤器在实际工程中的良好适应性与经济性。

八、结论（略）

参考文献

GB/T 14295-2008，《空气过滤器》[S].
清华大学建筑节能研究中心.《商业建筑通风系统节能设计白皮书》, 2021.
ASHRAE Standard 62.1-2022, Ventilation for Acceptable Indoor Air Quality[S].
EN 779:2012, Particulate air filters for general ventilation – Determination of the filtration performance[S].
中国建筑科学研究院.《公共建筑通风系统节能设计导则》[Z], 2020.
Kamair康斐尔官网. https://www.kamair.com
Camfil官方技术手册. https://www.camfil.com
Daikin产品资料库. https://www.daikin.com.cn