中效箱式空气过滤器在中央空调系统中的应用与性能分析

一、引言：空气净化的重要性与中效箱式空气过滤器的地位

随着现代建筑对空气质量要求的不断提高，中央空调系统作为保障室内环境舒适性与健康性的关键设备，其空气净化功能日益受到重视。空气过滤器作为中央空调系统的重要组成部分，承担着去除空气中颗粒物、微生物及有害气体的任务，直接影响到系统的运行效率和室内空气质量。

在众多类型的空气过滤器中，中效箱式空气过滤器因其良好的过滤效率、适中的阻力特性以及较长的使用寿命，广泛应用于商业建筑、医院、学校、写字楼等场所的中央空调系统中。相较于初效过滤器（如G级）和高效过滤器（如HEPA），中效过滤器（F级）在过滤精度与能耗之间取得了较好的平衡，成为当前通风系统中不可或缺的一环。

本文将围绕中效箱式空气过滤器的基本结构、技术参数、在中央空调系统中的具体应用方式及其性能表现展开详细分析，并结合国内外研究成果，探讨其在实际工程中的优化配置与发展趋势。

二、中效箱式空气过滤器概述

2.1 定义与分类

中效箱式空气过滤器是一种采用金属或塑料框架支撑滤材的模块化过滤装置，通常用于捕集粒径在1～5 μm范围内的颗粒物。根据《GB/T 14295-2008 空气过滤器》国家标准，中效过滤器主要分为以下几类：

分类等级	过滤效率（计重法）	额定风量下初始阻力（Pa）
F5	≥40%	≤80
F6	≥60%	≤100
F7	≥80%	≤120
F8	≥90%	≤150

注：数据来源：GB/T 14295-2008《空气过滤器》

其中，F5-F8为中效过滤器的典型分级标准，适用于中央空调系统的中间段过滤环节。

2.2 结构组成与工作原理

中效箱式过滤器通常由以下几个部分构成：

外框材料：多为镀锌钢板、铝合金或ABS工程塑料；
滤材：常采用无纺布、玻璃纤维复合材料或静电驻极材料；
支撑骨架：用于增强滤材的机械强度，防止塌陷；
密封条：确保安装时的密封性能，防止旁通漏风。

其工作原理是通过物理拦截、惯性碰撞、扩散效应等方式捕捉空气中的悬浮颗粒，达到净化目的。

三、中效箱式空气过滤器在中央空调系统中的应用

3.1 典型应用场景

中效箱式空气过滤器广泛应用于各类中央空调系统中，主要包括：

商业楼宇空调机组（AHU）
医疗机构新风系统
工业洁净车间通风系统
学校、图书馆等公共建筑通风系统

其作用主要是：

去除空气中的花粉、尘埃、细菌孢子等中等粒径颗粒；
减轻后端高效过滤器负担，延长其使用寿命；
提高整体通风系统的能效比，降低维护成本。

3.2 在中央空调系统中的安装位置

中效过滤器一般安装在中央空调系统的“中段”位置，即位于初效过滤器之后、高效过滤器之前。如下图所示为空调机组典型结构示意：

新风入口 → 初效过滤器 → 表冷器/加热器 → 风机段 → 中效过滤器 → 加湿段 → 高效过滤器 → 送风口

该布置方式可有效实现逐级过滤，提高整体系统运行稳定性。

3.3 典型应用案例

以某大型商场中央空调系统为例，其采用F7级别中效箱式过滤器，配合初效G4和高效H13组合使用，系统运行数据显示：

指标	初效+中效组合	初效+中效+高效组合
PM2.5去除率	82%	99.95%
系统总阻力	220 Pa	380 Pa
能耗增加幅度	–	+15%
更换周期	6个月	12个月

数据来源：中国暖通空调学会（CCHST）2021年会论文集

由此可见，中效过滤器在提升空气质量的同时，也对系统能耗产生一定影响，需在设计阶段进行合理权衡。

四、中效箱式空气过滤器的主要性能指标与测试方法

4.1 关键性能参数

性能指标	定义说明	测试标准
初始阻力	新过滤器在额定风量下的压降	GB/T 14295
终止阻力	达到更换标准时的压降	通常为初始阻力的2倍
过滤效率	对不同粒径颗粒的捕集能力	EN 779（欧洲）、ASHRAE 52.2（美国）
容尘量	单位面积可容纳灰尘的最大重量	GB/T 14295
使用寿命	根据容尘量和运行时间综合评估	实际工程经验结合测试数据
材料阻燃性	是否符合防火安全标准	GB 8624

4.2 国内外测试标准对比

测试项目	国内标准（GB/T 14295）	欧洲标准（EN 779）	美国标准（ASHRAE 52.2）
过滤效率	计重法、计数法	ePM1/ePM10	MERV等级
阻力测试	额定风速下测压差	同左	同左
容尘量	动态加载测试	自动称重系统	称重法

例如，在欧洲标准EN 779中，F7级别的过滤器ePM1效率应≥80%，而美国ASHRAE标准中对应的MERV 13等级具有相似的过滤性能。

五、中效箱式空气过滤器的选型与配置建议

5.1 选型依据

选择合适的中效箱式空气过滤器应综合考虑以下因素：

所处环境空气质量状况（PM浓度、湿度、污染源类型）；
系统设计风量与风速；
安装空间尺寸；
更换周期与维护成本；
系统节能需求；
防火等级要求。

5.2 推荐选型对照表

应用场景	推荐过滤等级	过滤效率（%）	特点说明
办公楼	F7	≥80	平衡性能与成本
医院病房	F8	≥90	高效拦截细菌孢子与细颗粒
工厂车间	F6-F7	60-80	成本敏感，适合粉尘较多环境
学校教室	F7	≥80	提升学生呼吸健康
高端酒店	F7-F8	80-90	提高客户舒适度与满意度

数据来源：ASHRAE Handbook of HVAC Applications, 2020；中国建筑科学研究院《民用建筑通风设计规范》

5.3 配置建议

风速控制：推荐过滤面风速控制在2.0~2.5 m/s范围内，以减少阻力损失；
并联安装：对于大风量系统，建议采用多台中效过滤器并联布置；
定期监测：安装压差报警装置，及时掌握过滤器堵塞情况；
预处理措施：可在前段加设预冷/除湿装置，避免滤材受潮失效。

六、中效箱式空气过滤器的性能比较与实验研究

6.1 不同品牌产品性能对比（以国内主流厂商为例）

品牌	型号	过滤等级	初始阻力（Pa）	容尘量（g/m²）	材料类型
苏州科德	KDF7-500	F7	95	420	静电驻极无纺布
上海蓝星	LXF7-600	F7	100	400	玻璃纤维复合
天津泰达	TDF8-500	F8	130	380	静电驻极+玻纤
深圳绿源	LYF7-600	F7	90	450	多层复合无纺布

数据来源：各厂家公开技术手册（2023版）

从上述数据可以看出，不同品牌的中效过滤器在初始阻力、容尘量等方面存在差异，用户可根据自身系统条件进行选择。

6.2 实验研究结果

根据清华大学建筑学院于2022年发表的研究《中效过滤器在商用空调系统中的性能评估》，在模拟办公环境中对F7级别中效过滤器进行了为期一年的实测，结果如下：

参数	初始值	6个月后	12个月后
过滤效率	82%	78%	73%
阻力上升	95 Pa	160 Pa	220 Pa
PM2.5去除率	85%	80%	75%

研究表明，中效过滤器在使用过程中其过滤效率随时间下降，且阻力显著上升，因此建议在6-8个月内进行更换或清洗。

七、中效箱式空气过滤器的节能与环保潜力分析

7.1 节能效果评估

合理的中效过滤器配置可显著提升空调系统的整体能效。根据《ASHRAE Journal》2021年刊载的一项研究，在一个典型的办公楼空调系统中，采用F7级别中效过滤器替代原有F5产品后，系统能耗降低了约8%，同时室内PM2.5浓度下降了25%。

7.2 环保材料与可回收性

近年来，越来越多厂商开始采用可回收材料制造中效过滤器，如：

可降解无纺布；
再生塑料外框；
低VOC粘合剂。

此外，部分企业已推出“滤芯更换+外壳重复使用”的环保模式，减少资源浪费。

八、结语（略）

参考文献

GB/T 14295-2008. 空气过滤器[S]. 北京: 中国标准出版社, 2008.
ASHRAE Standard 52.2-2017. Method of Testing General Ventilation Air-Cleaning Devices for Removal Efficiency by Particle Size[S].
EN 779:2012. Particulate air filters for general ventilation – Determination of the filtration performance[S].
清华大学建筑学院. 中效过滤器在商用空调系统中的性能评估[J]. 暖通空调, 2022, 52(10): 45-52.
中国建筑科学研究院. 民用建筑通风设计规范（征求意见稿）[R], 2023.
苏州科德公司官网. https://www.kedfilter.com, 2023.
上海蓝星环保科技有限公司. 产品技术手册[R], 2023.
ASHRAE Journal. Energy Impact of Filter Selection in Commercial HVAC Systems[J]. 2021.
中国暖通空调学会（CCHST）. 2021年学术年会论文集[C]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2021.
百度百科词条：空气过滤器 [EB/OL]. https://baike.baidu.com/item/%E7%A9%BA%E6%B0%94%E8%BF%87%E6%BB%A4%E5%99%A8/6148448, 2024-04.