干式高效过滤器在中央空调系统中的节能运行策略

一、引言

随着全球能源消耗的不断上升，建筑能耗已成为各国节能减排的重要领域。据中国住房和城乡建设部发布的《2023年中国建筑节能年度发展报告》显示，我国建筑总能耗占全国能源消费总量的38%以上，其中暖通空调系统（HVAC）占比超过40%。因此，如何提升中央空调系统的能效水平，成为降低建筑能耗的关键。

干式高效空气过滤器（Dry High-Efficiency Particulate Air Filter, 简称D-HEPA）作为中央空调系统中不可或缺的组成部分，在保障室内空气质量的同时，对系统的运行效率和能耗控制也起着至关重要的作用。本文将围绕干式高效过滤器在中央空调系统中的应用特点、性能参数、节能运行策略等方面进行深入探讨，并结合国内外相关研究成果，提出优化建议。

二、干式高效过滤器的基本原理与结构特性

1. 工作原理

干式高效过滤器主要通过物理拦截、惯性碰撞、扩散沉积等机制对空气中悬浮颗粒物进行高效去除。其过滤介质多采用玻璃纤维或合成材料，具有高孔隙率、低阻力、高容尘量等特点。与湿式过滤器相比，干式过滤器无需使用水或其他液体清洗介质，避免了二次污染和水资源浪费，更适合于现代节能型中央空调系统。

2. 结构组成

典型的干式高效过滤器通常由以下几个部分组成：

组成部分	功能说明
滤材层	采用玻璃纤维或多层复合材料，用于捕捉微粒
支撑框架	多为铝合金或塑料材质，提供结构支撑
密封边条	防止气流旁路，提高过滤效率
排气口/进气口	控制气流方向，减少压损

根据ISO 16890标准，干式高效过滤器按颗粒物过滤效率分为ePM1、ePM2.5、ePM10等不同等级，适用于不同洁净度要求的场所。

三、干式高效过滤器的主要技术参数与性能指标

以下为某品牌干式高效过滤器的典型技术参数（以某型号为例）：

参数名称	单位	数值范围	测试标准
过滤效率	%	≥99.97（0.3μm）	EN 1822
初始阻力	Pa	120~250	ASHRAE 52.2
容尘量	g/m²	800~1500	ISO 16890
使用寿命	h	10000~20000	根据环境而定
材质	–	玻璃纤维+聚酯纤维	GB/T 14295
最大工作温度	℃	≤80	–
操作湿度	RH	≤90%	–

此外，干式高效过滤器还应满足以下性能要求：

低风阻设计：降低风机能耗；
高容尘能力：延长更换周期；
耐腐蚀性：适应复杂工况；
可回收性：符合环保理念。

四、干式高效过滤器在中央空调系统中的作用与影响

1. 提升空气质量

干式高效过滤器可有效去除空气中PM0.3、PM2.5等有害颗粒物，显著改善室内空气质量。根据清华大学建筑学院的研究（Zhang et al., 2022），安装高效过滤器后，室内PM2.5浓度平均下降60%以上，有助于预防呼吸道疾病的发生。

2. 减少设备损耗

高效的空气净化可减少灰尘在换热器、风机等关键部件上的沉积，从而降低维护频率，延长设备使用寿命。美国ASHRAE研究表明，使用高效过滤器可使中央空调系统的年维护成本降低约15%。

3. 节能降耗

虽然高效过滤器本身会增加一定的风阻，但其带来的整体节能效果远超初始能耗损失。例如，通过对北京某大型商业综合体的实测数据对比发现，使用干式高效过滤器后，中央空调系统的全年电耗降低了约8.2%（数据来源：北京市建筑科学研究院，2023）。

五、干式高效过滤器的节能运行策略

1. 合理选型与配置

选择适合实际需求的过滤器类型是实现节能运行的第一步。以下为不同类型过滤器的适用场景推荐：

过滤器等级	适用场所	能耗影响
ePM1	医院手术室、实验室	较高风阻，需配合变频风机
ePM2.5	写字楼、商场	平衡过滤效率与能耗
ePM10	普通办公区、住宅	成本低，适合长期运行

建议在新风系统入口优先使用ePM2.5及以上等级过滤器，回风系统则可选用ePM10级别，以平衡过滤效率与能耗。

2. 实施智能监测与预警系统

引入基于物联网（IoT）的过滤器状态监测系统，实时采集压差、风速、阻力等参数，预测更换周期，避免过早或过晚更换造成资源浪费。例如，海尔中央空调推出的“智慧运维平台”可实现过滤器状态可视化管理，提升系统运行效率。

3. 采用变频风机匹配技术

由于高效过滤器在使用过程中阻力逐渐增大，若不调整风机转速，会导致能耗上升。采用变频风机可根据阻力变化自动调节输出功率，维持恒定风量，达到节能目的。实验数据显示，搭配变频风机可使系统能耗降低约10%。

4. 定期维护与清洁

尽管干式过滤器不可水洗，但仍需定期检查密封性、压差变化及是否有破损情况。建议每季度进行一次全面检查，每年至少更换一次过滤器（视实际环境而定）。保持过滤器良好状态，有助于维持系统稳定运行。

5. 应用新型节能材料与工艺

近年来，纳米涂层、静电增强等新技术被应用于干式高效过滤器的制造中。例如，日本三菱重工研发的“Nano-Clean”系列过滤器，通过在滤材表面涂覆纳米级抗菌材料，不仅提高了过滤效率，还具备良好的抑菌功能，进一步提升了节能与健康双重效益。

六、国内外研究进展与案例分析

1. 国内研究现状

国内学者在干式高效过滤器的应用方面已取得一定成果。例如，同济大学暖通空调研究所（2021）对上海某医院中央空调系统进行了改造，采用ePM2.5级别的干式高效过滤器，结果显示：

室内空气颗粒物浓度下降65%；
中央空调系统能耗下降7.8%；
设备维护周期延长至18个月。

该研究验证了干式高效过滤器在节能与健康方面的协同效应。

2. 国外研究进展

国外如美国ASHRAE、欧洲Eurovent等组织均对高效过滤器的节能潜力进行了系统研究。例如，美国劳伦斯伯克利国家实验室（LBNL）的一项研究表明：

“在办公建筑中采用ePM2.5级别的高效过滤器，可使HVAC系统的年运行能耗降低约9%，同时显著提升员工工作效率。”

此外，丹麦技术大学（DTU）对北欧地区多个公共建筑的调研指出，使用高效过滤器配合智能控制系统，可实现节能与舒适性的双赢。

3. 典型应用案例

（1）新加坡滨海湾金沙酒店

该酒店采用全套干式高效过滤系统，并结合楼宇自动化管理系统（BAS），实现了对空气质量与能耗的精准控制。运行数据显示：

空调系统年节电率达12%；
过滤器更换周期从6个月延长至12个月；
客房空气质量满意度提升20%。

（2）深圳腾讯滨海大厦

该项目采用智能化空气管理系统，集成高效过滤与空气质量传感器，实现了动态调节送风量与过滤强度的功能。据项目负责人介绍，该系统每年节约电费约150万元人民币。

七、干式高效过滤器的发展趋势与前景展望

1. 技术发展趋势

未来干式高效过滤器的发展将呈现以下趋势：

材料创新：如石墨烯、碳纳米管等新型材料的应用，将进一步提升过滤效率与耐久性；
智能化升级：结合AI算法与大数据分析，实现过滤器状态预测与自适应控制；
模块化设计：便于快速更换与维护，提升施工效率；
绿色制造：采用可回收材料与环保生产工艺，推动可持续发展。

2. 市场前景

据《中国空气净化设备市场研究报告（2023）》显示，中国高效空气过滤器市场规模预计将在2025年突破80亿元，年均增长率达12.5%。其中，干式高效过滤器因其节能环保优势，市场份额持续扩大，尤其在医院、数据中心、高端写字楼等领域应用广泛。

八、结论（略）

参考文献

张晓明, 李华. 高效空气过滤器在中央空调系统中的节能应用研究[J]. 暖通空调, 2022, 52(6): 45-50.
清华大学建筑学院. 室内空气质量与人体健康关系研究[R]. 北京: 清华大学出版社, 2022.
ASHRAE. ASHRAE Handbook—HVAC Systems and Equipment[M]. Atlanta: ASHRAE Inc., 2020.
Lawrence Berkeley National Laboratory. Energy Impacts of Efficient Filtration in Commercial Buildings[R]. USA, 2021.
中国建筑科学研究院. 2023年中国建筑节能年度发展报告[R]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2023.
Eurovent. Efficiency Classification for Air Filters Based on ISO 16890[S]. Brussels: Eurovent Association, 2021.
同济大学暖通空调研究所. 上海某医院中央空调节能改造项目评估报告[R]. 上海: 同济大学, 2021.
中国空气净化行业协会. 中国空气净化设备市场研究报告（2023）[R]. 北京: 行业协会出版, 2023.
DTU (Technical University of Denmark). Indoor Air Quality and HVAC System Optimization Study[R]. Copenhagen: DTU, 2022.
百度百科. 高效空气过滤器 [EB/OL]. https://baike.baidu.com/item/高效空气过滤器, 2024.