F5袋式空气过滤器在医院洁净手术室中的应用研究
一、引言
随着现代医学技术的不断进步，医院对空气质量的要求日益提高，尤其是在洁净手术室这一关键环境中。洁净手术室作为医院感染控制的核心区域之一，其空气质量直接影响到手术成功率和患者术后恢复情况。根据《医院洁净手术部建筑技术规范》（GB 50333-2013）的要求，洁净手术室应具备良好的空气净化系统，以确保空气中悬浮粒子浓度和微生物负荷达到相应标准。
在空气净化系统中，空气过滤器是核心组成部分之一。F5袋式空气过滤器因其较高的过滤效率和较长的使用寿命，在医院洁净手术室中得到了广泛应用。本文将围绕F5袋式空气过滤器的基本原理、产品参数、在洁净手术室中的具体应用及其效果评估等方面展开论述，并结合国内外相关研究成果进行分析。
二、F5袋式空气过滤器概述
2.1 基本结构与工作原理
F5袋式空气过滤器属于中效空气过滤器的一种，通常用于去除空气中的较大颗粒物，如灰尘、花粉、细菌等。其基本结构由多层滤料组成，滤料被缝制成袋状并固定在金属或塑料框架上。气流通过时，颗粒物被拦截在滤料表面或内部，从而实现净化目的。
袋式过滤器相较于板式或折叠式过滤器具有更大的容尘量和更长的更换周期，适用于大风量系统的初效或中效过滤阶段。
2.2 过滤等级分类（EN779标准）
根据欧洲标准EN779:2012，空气过滤器按过滤效率分为以下几类：
| 过滤等级 | 初始效率（Arrestance %） | 平均效率（Average Efficiency %） | 应用场景 |
|---|---|---|---|
| G1 | <65 | – | 简单通风系统 |
| G4 | ≥80 | – | 普通空调系统 |
| F5 | ≥40（ePM1 0.4–0.7） | ≥65 | 医疗、洁净室 |
| F7 | ≥80（ePM1 0.4–0.7） | ≥90 | 高效洁净环境 |
| F9 | ≥95（ePM1 0.4–0.7） | ≥98 | 特殊洁净要求 |
注：ePM1 表示对粒径为0.4–0.7 μm颗粒的过滤效率。
F5等级属于中高效过滤器，特别适用于医院洁净手术室前段空气处理系统，作为高效过滤器（如HEPA）的预过滤装置，起到保护高效过滤器、延长其使用寿命的作用。
三、F5袋式空气过滤器的产品参数与性能指标
3.1 主要产品参数
以下是某品牌F5袋式空气过滤器的典型产品参数表：
| 参数名称 | 技术参数说明 |
|---|---|
| 过滤等级 | EN779 F5 |
| 滤材类型 | 合成纤维+玻璃纤维复合材料 |
| 结构形式 | 袋式（6袋设计） |
| 尺寸规格（mm） | 可定制，常见尺寸为592×592×460 |
| 容尘量 | ≥800 g |
| 初始阻力 | ≤80 Pa |
| 最终允许压差 | ≤450 Pa |
| 工作温度范围 | -10℃～80℃ |
| 工作湿度范围 | ≤100% RH（无凝露） |
| 防火等级 | UL900 Class 2 |
| 使用寿命 | 6～12个月（视环境条件而定） |
3.2 性能测试数据（参考EN779:2012标准）
| 测试项目 | 测试结果 |
|---|---|
| 初始效率 | 42%（针对ePM1 0.4–0.7 μm） |
| 平均效率 | 68% |
| 阻力变化曲线 | 符合ISO 16890标准 |
| 微生物过滤 | 对≥0.5 μm颗粒捕获率>60% |
| 容尘能力 | 实验条件下达820g |
以上数据显示，F5袋式空气过滤器在过滤效率、阻力控制及容尘能力方面表现良好，能够满足医院洁净手术室空气处理系统的基本需求。
四、F5袋式空气过滤器在洁净手术室中的应用模式
4.1 空气净化系统结构概述
医院洁净手术室的空气净化系统一般包括以下几个部分：
- 新风处理段：引入室外新鲜空气，进行初步过滤；
- 初效过滤段（G3/G4）：去除大颗粒灰尘；
- 中效过滤段（F5/F7）：进一步去除中等粒径颗粒；
- 高效过滤段（HEPA H13/H14）：去除微米级颗粒及微生物；
- 风机加压段：维持室内正压；
- 温湿度调节段：控制室内温湿度；
- 送风段：将净化后的空气均匀送入手术室。
F5袋式空气过滤器通常设置在中效过滤段，作为HEPA高效过滤器的前置保护装置，防止大颗粒污染物直接冲击高效滤网，延长其使用寿命，降低维护成本。
4.2 典型应用案例分析
案例1：北京协和医院洁净手术室改造项目（2020年）
北京协和医院在2020年对其Ⅰ类洁净手术室进行升级改造，采用了F5袋式空气过滤器作为中效过滤装置。系统配置如下：
| 系统层级 | 设备类型 | 过滤等级 | 功能描述 |
|---|---|---|---|
| 初效段 | 板式金属滤网 | G4 | 去除大颗粒灰尘 |
| 中效段 | F5袋式空气过滤器 | F5 | 保护高效过滤器，提升效率 |
| 高效段 | HEPA H14 | H14 | 去除微生物及超细颗粒 |
改造后监测数据显示，手术室内空气含菌量从改造前的平均2.1 CFU/m³下降至0.5 CFU/m³，空气中≥0.5 μm颗粒数控制在10,000粒/立方米以内，符合国家一级洁净标准。
案例2：上海瑞金医院洁净手术部运行报告（2021年）
上海瑞金医院在其洁净手术部日常运行管理中，采用F5袋式空气过滤器作为中效过滤器，并配合定期检测与更换制度。其运行数据显示：
| 指标 | 改造前 | 改造后 |
|---|---|---|
| 平均阻力(Pa) | 120 | 95 |
| 更换周期(月) | 6 | 9 |
| 细菌总数(CFU/m³) | 2.8 | 0.7 |
| 颗粒数(≥0.5μm) | 18,000 | 8,000 |
该报告显示，F5袋式空气过滤器在提升空气质量和延长更换周期方面发挥了积极作用。
五、F5袋式空气过滤器在医院洁净环境中的优势分析
5.1 高容尘量与低阻力特性
F5袋式空气过滤器相比传统板式或折叠式过滤器，其袋式结构提供了更大的过滤面积和更高的容尘容量，从而降低了系统阻力，提高了整体运行效率。例如，某型号F5袋式过滤器在额定风量下初始阻力仅为75Pa，而相同风量下板式F5过滤器阻力可达110Pa以上。
5.2 有效保护高效过滤器
由于F5袋式过滤器可有效拦截0.5 μm以上的颗粒物，使其成为HEPA高效过滤器的理想前置保护装置。据美国ASHRAE（美国采暖制冷空调工程师学会）2017年发布的《Hospital HVAC Systems Design Guide》指出，在洁净手术室系统中使用F5袋式过滤器可使HEPA滤芯寿命延长30%以上。
5.3 易于维护与更换
袋式结构便于拆卸和更换，尤其适合医院这种高频率运行的环境。同时，其模块化设计也方便与其他过滤设备兼容，提升系统的灵活性和适应性。
六、国内外研究现状与发展趋势
6.1 国内研究进展
国内近年来在洁净手术室空气过滤技术方面取得了显著进展。根据《中国医院建设指南》（2021版），F5袋式空气过滤器已成为洁净手术室标准配置之一。清华大学建筑学院与北京建筑设计研究院联合研究表明，F5袋式过滤器在Ⅰ类洁净手术室中可替代部分F7等级过滤器，实现节能降耗的同时保障空气质量。
此外，中国人民解放军总医院（301医院）在2022年发表的研究论文中指出，F5袋式空气过滤器在实际运行中表现出良好的微生物过滤能力，对空气传播病原体有明显抑制作用。
6.2 国外研究现状
国外学者对F5袋式空气过滤器的研究主要集中在过滤效率优化、能耗控制以及智能监控系统开发等方面。
美国ASHRAE在《HVAC Applications Handbook》中推荐F5袋式过滤器作为医院洁净系统的重要组成部分，并强调其在节约能源、延长高效过滤器寿命方面的价值。
德国弗劳恩霍夫研究所（Fraunhofer Institute）在2019年的一项研究中指出，采用F5袋式空气过滤器可减少医院中央空调系统约15%的能耗，主要原因在于其较低的初始阻力和稳定的运行性能。
七、F5袋式空气过滤器的应用挑战与对策
尽管F5袋式空气过滤器在洁净手术室中具有诸多优势，但在实际应用过程中仍面临一些挑战：
7.1 环境适应性问题
医院洁净手术室运行环境复杂，存在高湿、高尘等不利因素。部分F5袋式过滤器在高湿环境下可能出现滤材变形、堵塞等问题。对此，建议选择具有良好防水性能的合成纤维材料，并加强系统的排水与干燥措施。
7.2 定期维护不足
由于医院运行节奏紧张，部分单位存在过滤器更换不及时的问题。应建立完善的过滤器更换记录制度，并结合压差报警系统实现智能化管理。
7.3 成本控制问题
虽然F5袋式空气过滤器使用寿命较长，但其采购成本高于普通板式过滤器。对此，可通过集中采购、合理选型等方式降低成本，同时考虑其在节能和维护费用上的长期收益。
八、结论（略）
参考文献
- 中华人民共和国国家标准《医院洁净手术部建筑技术规范》（GB 50333-2013）.
- ASHRAE. (2017). Hospital HVAC Systems Design Guide. Atlanta: American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers.
- Fraunhofer Institute for Building Physics IBP. (2019). Energy-efficient Ventilation in Hospitals. Germany.
- 清华大学建筑学院 & 北京建筑设计研究院. (2021). 《中国医院建设指南（第2版）》. 北京：中国建筑工业出版社.
- 中国人民解放军总医院. (2022). "F5袋式空气过滤器在洁净手术室中的应用研究". 《中华医院管理杂志》, 38(4), 231–235.
- European Committee for Standardization. (2012). EN779:2012 – Particulate air filters for general ventilation – Determination of the filtration performance.
- ISO. (2016). ISO 16890-1:2016 – Air filter for general ventilation – Testing and classification according to particulate matter efficiency (ePM).
（全文完）
