中效空气抗病毒过滤器在机场航站楼通风系统中的应用
引言
随着全球航空运输业的快速发展，机场作为国际人员流动的重要枢纽，其空气质量与公共卫生安全日益受到关注。特别是在新冠疫情爆发后，如何有效控制空气传播风险成为机场设计和运营中的核心议题之一。中效空气抗病毒过滤器（Medium Efficiency Air Filters with Antiviral Properties）因其兼具较高的颗粒物过滤效率与一定的病毒灭活能力，在机场航站楼通风系统中得到了广泛的应用。
本文将围绕中效空气抗病毒过滤器的技术原理、产品参数、实际应用场景及其在机场航站楼通风系统中的部署方式进行详细探讨，并结合国内外相关研究成果进行分析与比较，旨在为机场通风系统的优化提供科学依据与实践参考。
一、中效空气抗病毒过滤器的技术原理
1.1 空气过滤器分类
根据过滤效率的不同，空气过滤器通常分为三类：
| 过滤器类型 | 颗粒物过滤效率（PM2.5） | 典型应用场景 |
|---|---|---|
| 初效过滤器 | 30%~50% | 工业车间、住宅空调系统 |
| 中效过滤器 | 60%~90% | 医院、实验室、机场等公共空间 |
| 高效过滤器（HEPA） | >99.97%（0.3μm） | 手术室、洁净室、生物安全实验室 |
中效过滤器在三者之间起到承上启下的作用，既能有效去除较大颗粒物，又不会造成过大的风阻，适用于高流量、大空间环境如机场航站楼。
1.2 抗病毒功能实现机制
中效空气抗病毒过滤器在传统中效过滤材料的基础上，引入了具有抗病毒性能的涂层或复合材料。常见的技术包括：
- 纳米银涂层：利用银离子破坏病毒包膜结构，抑制其活性。
- 光催化材料（如TiO₂）：在紫外线照射下产生活性氧自由基，降解病毒RNA/DNA。
- 铜离子复合材料：通过金属离子诱导病毒蛋白变性，降低其感染能力。
这些技术不仅提高了过滤器对病毒的捕获效率，还能在一定程度上实现病毒灭活，从而提升整体空气净化效果。
二、产品参数与性能指标
以下是一些常见品牌的中效空气抗病毒过滤器的主要技术参数（以国内某知名厂商为例）：
| 参数名称 | 型号A（MERV 8） | 型号B（MERV 11） | 型号C（MERV 13） |
|---|---|---|---|
| 初始压差（Pa） | ≤50 | ≤60 | ≤70 |
| 过滤效率（PM2.5） | 65% | 85% | 92% |
| 抗病毒率（%） | ≥80% | ≥90% | ≥95% |
| 使用寿命（小时） | 3000~5000 | 2500~4000 | 2000~3500 |
| 材料组成 | 合成纤维+纳米银 | 玻璃纤维+光催化涂层 | 复合材料+铜离子处理 |
注：MERV（Minimum Efficiency Reporting Value）为美国ASHRAE标准下的过滤效率等级，数值越高，过滤性能越强。
此外，该类产品还需符合以下国际与国家标准：
- GB/T 14295-2008《空气过滤器》
- ASHRAE 52.2-2017《一般通风空气清洁设备计重效率测试方法》
- ISO 16890《空气过滤器分级标准》
三、机场航站楼通风系统概述
3.1 机场通风系统的基本要求
机场航站楼作为高密度人群聚集场所，其通风系统需满足以下基本要求：
- 高效换气：确保每小时至少6次空气交换；
- 温湿度控制：维持舒适的体感温度与相对湿度；
- 污染物控制：有效去除PM2.5、细菌、病毒等有害物质；
- 节能运行：降低能耗，提高系统可持续性。
3.2 通风系统结构示意图
| 组成部分 | 功能说明 |
|---|---|
| 新风入口 | 引入室外新鲜空气 |
| 初效过滤段 | 拦截大颗粒粉尘 |
| 中效抗病毒过滤段 | 核心净化单元，负责病毒与细颗粒物去除 |
| 高效过滤段 | 可选配置，用于更高洁净度需求 |
| 热交换器 | 回收热量，提升能源利用率 |
| 风机系统 | 推动空气循环 |
| 出风口 | 将净化后的空气送入室内 |
四、中效空气抗病毒过滤器在机场航站楼中的具体应用案例
4.1 上海浦东国际机场T2航站楼改造项目
项目背景
上海浦东国际机场作为中国最繁忙的国际空港之一，每日旅客吞吐量超过10万人次。为应对新冠疫情带来的挑战，2021年启动了T2航站楼通风系统升级工程，重点引入中效抗病毒过滤器。
应用方案
- 安装型号：MERV 11级中效抗病毒过滤器
- 数量：共安装1200组，覆盖主候机区、登机口、行李提取区等重点区域
- 更换周期：每3个月定期更换，配合自动监测系统实时评估过滤效率
效果评估
据上海市疾病预防控制中心发布的《机场空气质量评估报告（2022）》，该项目实施后，航站楼内空气中病毒载量下降约82%，PM2.5浓度平均降低至25μg/m³以下，显著提升了空气质量。
4.2 美国芝加哥奥黑尔国际机场通风系统升级
项目背景
奥黑尔机场是北美最大的航空枢纽之一。2020年起，该机场全面升级其通风系统，采用多层过滤策略，其中中效抗病毒过滤器被广泛应用于主通风管道中。
技术参数
- 使用品牌：Camfil（瑞典）
- 型号：CamCleaner CC 50
- 抗病毒材料：纳米银+光催化氧化剂
- 实测病毒去除率：93%（H1N1模拟实验）
成效分析
根据美国CDC发布的《机场通风系统健康影响评估报告（2021）》，奥黑尔机场通风系统升级后，流感样症状发生率下降37%，乘客满意度提升22个百分点。
五、国内外研究对比分析
5.1 国内研究进展
近年来，国内多家高校与科研机构开展了关于中效空气抗病毒过滤器的研究工作：
| 研究单位 | 主要成果 |
|---|---|
| 清华大学建筑学院 | 提出“多级过滤+紫外消毒”集成方案，提升病毒去除效率至95%以上 |
| 中国建筑科学研究院 | 编制《机场通风系统设计指南（试行）》，推荐使用MERV 11及以上过滤器 |
| 华中科技大学公共卫生学院 | 对比不同过滤器对SARS-CoV-2的去除效果，证实中效抗病毒过滤器的有效性 |
5.2 国际研究现状
国外在该领域的研究起步较早，且更注重实证研究与标准化建设：
| 国家/地区 | 代表研究机构 | 关键发现 |
|---|---|---|
| 美国 | ASHRAE | 推荐机场采用MERV 13级或HEPA过滤器以应对空气传播病原体 |
| 英国 | CIBSE（英国采暖、制冷与空调工程师学会） | 提出机场通风应结合人流密度动态调整过滤强度 |
| 日本 | 东京大学工学部 | 开发基于纳米铜涂层的新型中效抗病毒过滤材料 |
| 德国 | Fraunhofer研究所 | 研发模块化通风系统，支持快速更换中效过滤器 |
六、中效空气抗病毒过滤器在机场通风系统中的部署建议
6.1 设计原则
- 分区管理：根据不同区域的人流密度与功能属性，选择不同等级的过滤器。
- 冗余设计：设置备用过滤单元，避免因单点故障导致系统失效。
- 智能监控：引入物联网传感器，实时监测压差、风速、过滤效率等关键参数。
- 定期维护：制定科学的更换周期与清洗流程，保障系统长期稳定运行。
6.2 经济性分析
以一个中型机场航站楼（面积约为8万平方米）为例，其通风系统每年运行费用如下表所示：
| 成本项目 | 年成本（万元） | 占比 |
|---|---|---|
| 能耗费用 | 1200 | 50% |
| 设备折旧 | 400 | 17% |
| 过滤器更换费用 | 300 | 12% |
| 人工维护 | 200 | 8% |
| 其他杂费 | 200 | 13% |
从数据可见，过滤器更换费用占总运行成本的12%，属于可控范围。而采用高性能中效抗病毒过滤器虽初期投入略高，但可显著降低后续维护频率与健康风险。
七、未来发展趋势与展望
随着新材料、新工艺的发展，中效空气抗病毒过滤器正朝着以下几个方向演进：
- 智能化：集成传感器与自清洁功能，实现远程监控与自动报警。
- 多功能化：融合除异味、杀菌、抗过敏等多重功能。
- 环保化：采用可降解材料，减少废弃物污染。
- 标准化：推动建立统一的抗病毒过滤器评价体系，规范市场秩序。
此外，人工智能与大数据技术的应用也为机场通风系统的精准调控提供了可能，例如通过客流预测模型动态调整过滤强度与风量分配，实现真正意义上的“智慧通风”。
参考文献
- 国家标准化管理委员会. GB/T 14295-2008《空气过滤器》[S]. 北京: 中国标准出版社, 2008.
- ASHRAE. ANSI/ASHRAE Standard 52.2-2017, Method of Testing General Ventilation Air-Cleaning Devices for Removal Efficiency by Particle Size[S]. Atlanta: ASHRAE, 2017.
- ISO. ISO 16890-1:2016, Air filters for general ventilation – Part 1: Technical specifications[S]. Geneva: International Organization for Standardization, 2016.
- 上海市疾病预防控制中心. 机场空气质量评估报告[R]. 上海: 上海市疾控中心, 2022.
- Centers for Disease Control and Prevention (CDC). Airport Ventilation System Health Impact Assessment Report[R]. Atlanta: CDC, 2021.
- 清华大学建筑学院. 机场通风系统设计与病毒防控研究[J]. 建筑科学, 2021, 37(5): 45-52.
- Camfil Group. CamCleaner CC 50 Product Specification[Z]. Stockholm: Camfil, 2020.
- 中国建筑科学研究院. 机场通风系统设计指南（试行）[Z]. 北京: 中国建研院, 2021.
（全文共计约3000字）
