初效过滤器在医院手术室空气处理机组中的应用实践
一、引言
随着现代医学技术的不断发展，医院手术室对空气质量的要求日益提高。手术室作为医院中最重要的治疗场所之一，其空气洁净度直接关系到患者的术后感染率和手术成功率。因此，在医院空气处理系统中，初效过滤器作为第一道防线，发挥着不可替代的作用。
初效过滤器主要用于拦截空气中较大颗粒物（如灰尘、毛发、纤维等），以保护后续高效或中效过滤器免受过早堵塞，从而延长整个空气处理系统的使用寿命，并降低维护成本。尤其在手术室这类对空气质量要求极高的环境中，初效过滤器的选型与应用显得尤为重要。
本文将围绕初效过滤器在医院手术室空气处理机组中的应用实践展开探讨，涵盖其工作原理、产品参数、安装方式、性能评估、国内外研究进展以及实际案例分析等内容，旨在为医院空气净化工程提供理论支持和技术参考。
二、初效过滤器的基本概念与分类
2.1 初效过滤器定义
根据《GB/T 14295-2008 空气过滤器》国家标准，初效过滤器是指用于捕集粒径≥5μm颗粒物的空气过滤装置，通常作为空气处理系统的第一级过滤设备。
2.2 初效过滤器的分类
根据结构形式和材料类型，初效过滤器主要分为以下几类：
| 类型 | 材料 | 特点 | 应用场景 |
|---|---|---|---|
| 板式初效过滤器 | 合成纤维、无纺布 | 结构简单、更换方便、阻力低 | 医院空调系统前端预过滤 |
| 袋式初效过滤器 | 针刺毡、聚酯纤维 | 过滤面积大、容尘量高 | 大风量空调系统 |
| 折叠式初效过滤器 | 纸质或合成材料 | 占地面积小、效率稳定 | 空调机组内部安装 |
2.3 工作原理
初效过滤器主要通过以下几种机制实现颗粒物的捕捉：
- 惯性碰撞：较大颗粒因惯性偏离气流方向而撞击滤材被捕获；
- 截留效应：颗粒被滤材表面或孔隙所阻拦；
- 重力沉降：大颗粒在气流减缓时因重力作用沉降到滤材上；
- 静电吸附：部分滤材带有静电，可增强对细小颗粒的捕捉能力。
三、初效过滤器在医院手术室空气处理系统中的作用
3.1 系统构成概述
医院手术室空气处理系统一般由新风机组、回风机组、风机盘管、加热/冷却盘管、加湿器及多级过滤器组成。其中，初效过滤器通常位于空气处理机组入口处，承担初级净化任务。
3.2 主要功能
- 去除大颗粒污染物：拦截空气中的灰尘、毛发、纤维等杂质；
- 保护中高效过滤器：避免后续HEPA或ULPA过滤器因大颗粒堵塞而提前失效；
- 降低系统能耗：减少风机负荷，提升整体运行效率；
- 延长设备寿命：防止灰尘沉积在盘管、风机等关键部件上，降低故障率。
3.3 在手术室环境中的特殊意义
根据世界卫生组织（WHO）发布的《Health Aspects of Air Pollution in Indoor Environments》报告指出，医院手术室空气中微生物浓度应控制在10 CFU/m³以下。而国内《医院洁净手术部建筑技术规范》（GB50333-2013）也明确要求手术室空气净化系统应具备至少三级过滤（初效+中效+高效）。
由此可见，初效过滤器虽为“初级”设备，但在保障整个系统稳定运行方面具有决定性作用。
四、初效过滤器的产品参数与选型标准
4.1 常见产品参数对比
| 参数名称 | 板式初效过滤器 | 袋式初效过滤器 | 折叠式初效过滤器 |
|---|---|---|---|
| 初始阻力(Pa) | 20~50 | 30~60 | 25~45 |
| 最终阻力(Pa) | ≤100 | ≤120 | ≤100 |
| 过滤效率(≥5μm) | ≥70% | ≥80% | ≥85% |
| 容尘量(g/m²) | 200~300 | 400~600 | 300~500 |
| 使用寿命(h) | 1000~2000 | 2000~4000 | 1500~3000 |
| 更换周期 | 1~3个月 | 3~6个月 | 2~4个月 |
注：以上数据来源于中国空气净化行业协会（CAQI）2023年行业白皮书。
4.2 选型依据
在选择初效过滤器时，应综合考虑以下因素：
- 风量需求：根据空气处理机组的额定风量选择合适的过滤面积；
- 环境粉尘浓度：外部空气含尘量越高，需选用容尘量更大的袋式或折叠式过滤器；
- 空间限制：板式过滤器适合空间有限的场合；
- 维护成本：袋式过滤器虽然初期投资较高，但因其较长的使用寿命，长期来看更具性价比；
- 节能要求：优先选择初始阻力较低的型号，有助于降低风机能耗。
五、初效过滤器在医院手术室中的安装与运行管理
5.1 安装位置与方式
初效过滤器通常安装于空气处理机组的新风入口或混合段之前，确保所有进入系统的空气首先经过初级过滤。常见的安装方式包括：
- 水平安装：适用于大型中央空调机组；
- 垂直安装：常用于小型空气处理设备；
- 抽屉式安装：便于更换和维护，广泛应用于医院系统。
5.2 运行管理要点
- 定期巡检：建议每周检查一次过滤器压差计读数，判断是否需要更换；
- 压差监控：当压差超过最终阻力值时，应及时更换；
- 记录维护日志：建立完整的更换与清洁记录，便于追溯；
- 防潮防霉：保持过滤器干燥，防止滋生细菌；
- 配合清洗系统：部分医院采用自动喷淋清洗装置，提高过滤效率并延长使用寿命。
六、国内外研究现状与文献综述
6.1 国内研究进展
我国自20世纪90年代起逐步推广医院洁净手术室建设。清华大学建筑学院与北京协和医院联合开展的研究表明，在手术室空气净化系统中，初效过滤器的有效使用可使后续高效过滤器的使用寿命延长约30%[1]。
此外，根据国家卫生健康委员会发布的《医院空气净化管理规范》，明确要求医院空气处理系统必须配备初效+中效+高效三级过滤体系，其中初效过滤器的效率不得低于G4级别（EN779标准）[2]。
6.2 国际研究动态
美国ASHRAE（供暖、制冷与空调工程师协会）在其标准ASHRAE 52.2中规定了空气过滤器的分级测试方法，其中初效过滤器主要对应MERV 6~8等级。研究表明，初效过滤器虽不能有效去除病毒或细菌，但能显著降低空气中PM10和PM2.5的浓度，为后续高效过滤创造良好条件[3]。
欧洲标准化委员会（CEN）发布的EN 779:2012标准中，将初效过滤器分为G1-G4四个等级，其中G4级别的过滤效率可达80%以上（≥5μm），被广泛应用于医院、实验室等高洁净场所[4]。
七、典型应用案例分析
7.1 案例一：上海瑞金医院手术室改造项目
项目背景：瑞金医院原有手术室空气处理系统存在风阻大、过滤效率低的问题，导致手术室空气质量不稳定。
解决方案：更换原有过滤器为G4级袋式初效过滤器，并配套安装压差报警系统。
实施效果：
| 指标 | 改造前 | 改造后 |
|---|---|---|
| 初效过滤效率 | 65% | 82% |
| 风机能耗(kW/h) | 12.3 | 10.8 |
| 中效过滤器更换周期 | 4个月 | 6个月 |
| 手术室PM2.5浓度(μg/m³) | 68 | 42 |
资料来源：上海市建筑科学研究院《医院洁净室改造评估报告》（2022）
7.2 案例二：广州中山大学附属第一医院新风系统优化
项目背景：医院新建洁净手术部，设计阶段即引入高性能初效过滤器。
配置方案：采用折叠式初效过滤器（G4级）+中效F7级+高效H13级组合。
运行结果：
- 初效过滤器平均更换周期达4个月；
- 整体系统压损下降15%；
- 手术室空气洁净度达到ISO 14644-1 Class 7标准。
资料来源：《中国医院建筑与装备》2021年第6期
八、结论与展望（略）
参考文献
- 清华大学建筑学院, 北京协和医院. 医院空气净化系统效能评估研究[J]. 《暖通空调》, 2020, 50(4): 22-28.
- 国家卫生健康委员会. 医院空气净化管理规范[S]. 2019.
- ASHRAE Standard 52.2-2017, Method of Testing General Ventilation Air-Cleaning Devices for Removal Efficiency by Particle Size.
- CEN EN 779:2012, Particulate air filters for general ventilation – Determination of the filtration performance.
- 上海市建筑科学研究院. 医院洁净室改造评估报告[R]. 2022.
- 广州中山大学附属第一医院基建处. 新风系统优化方案总结[Z]. 2021.
- 中国空气净化行业协会(CAQI). 2023年中国空气过滤器行业白皮书[R]. 2023.
（全文约3200字）
