医院通风系统改造中高效过滤器的应用实践

一、引言：医院通风系统的现状与挑战

在现代医疗环境中，空气质量对患者康复和医护人员健康具有至关重要的影响。医院作为高风险场所，其通风系统不仅要满足基本的空气流通需求，还必须具备高效的空气净化能力，以防止交叉感染、控制病原微生物传播，并提升整体环境舒适度。

然而，传统的医院通风系统普遍存在以下问题：

过滤效率低：早期使用的初效或中效过滤器无法有效拦截PM2.5、细菌及病毒等微粒。
能耗高：老旧系统设计不合理，导致运行成本居高不下。
维护困难：缺乏智能化管理手段，滤材更换周期不明确，易造成二次污染。
应对突发公共卫生事件能力不足：如新冠疫情期间，部分医院因通风系统性能不佳而加剧了病毒传播。

为解决上述问题，近年来高效过滤器（High-Efficiency Particulate Air Filter, HEPA）被广泛应用于医院通风系统的改造工程中。HEPA过滤器能够有效去除空气中99.97%以上的0.3微米颗粒物，成为改善医院空气质量的关键技术之一。

本文将围绕高效过滤器在医院通风系统改造中的应用进行深入探讨，包括其工作原理、产品参数、实际案例分析以及国内外研究进展等内容，旨在为相关领域提供科学依据与实践参考。

二、高效过滤器的基本原理与分类

（一）高效过滤器的工作原理

高效过滤器主要通过物理拦截机制实现空气中的颗粒物去除。其过滤过程主要包括以下几种机制：

惯性撞击（Impaction）：较大颗粒因气流方向改变而撞击纤维并被捕获；
扩散效应（Diffusion）：较小颗粒由于布朗运动随机运动而接触纤维并被吸附；
截留作用（Interception）：颗粒沿气流路径接近纤维表面时被粘附；
静电吸附（Electrostatic Attraction）：某些HEPA滤材带有静电荷，可增强对细小颗粒的捕捉能力。

（二）高效过滤器的分类

根据过滤效率和标准不同，高效过滤器可分为以下几类：

分类标准	类型	过滤效率（≥0.3μm颗粒）	应用场景
国际标准ISO 4500-1	HEPA H10-H14	85%-99.995%	实验室、手术室、ICU等
欧洲标准EN 1822	E10-E12（ULPA）	95%-99.999%	高洁净度区域
美国军用标准MIL-STD-282	MIL-HEPA	≥99.97%	军事、医疗设施
中国国家标准GB/T 13554-2020	A类、B类、C类	99.97%-99.999%	医疗、制药、电子制造

其中，H13级HEPA是当前医院中最常用的类型，适用于手术室、重症监护病房等高要求区域；ULPA（超高效过滤器）则用于需要更高洁净等级的实验室或隔离病房。

三、高效过滤器的产品参数与选型要点

（一）关键性能指标

在选择高效过滤器时，需重点考虑以下参数：

参数名称	描述	常见范围
初始阻力	过滤器未使用时的气流阻力	150-300 Pa
最终阻力	达到使用寿命时的阻力上限	400-600 Pa
过滤效率	对0.3μm颗粒的捕集率	≥99.97%
容尘量	单位面积滤材可承载的灰尘量	400-1000 g/m²
材质	滤材种类，如玻璃纤维、聚丙烯等	玻璃纤维为主
结构形式	平板式、折叠式、袋式等	折叠式最常见
尺寸规格	根据风管尺寸定制	多种标准型号
工作温度	正常运行温度范围	-20℃～80℃
耐火等级	是否具备防火功能	一般为A级不燃材料

（二）选型建议

在医院通风系统中，高效过滤器的选型应结合以下因素综合考虑：

风量匹配：根据送风量选择合适尺寸的过滤器，避免风速过高导致穿透率增加；
安装空间：优先选用结构紧凑、便于更换的设计；
压差监测：配备压差传感器以实时监控过滤器状态；
耐腐蚀性：医院环境中可能存在消毒剂蒸汽，需选用抗腐蚀材质；
防火性能：尤其适用于手术室、药房等重要区域；
品牌与认证：优选通过ISO、CE、UL等国际认证的品牌产品。

四、高效过滤器在医院通风系统中的应用实践

（一）应用场景分析

高效过滤器广泛应用于医院多个关键区域，主要包括：

应用区域	功能要求	推荐过滤等级
手术室	控制手术切口感染，保持无菌环境	H13-H14
ICU病房	减少呼吸机相关肺炎发生率	H13
隔离病房	防止传染病扩散	H13+活性炭组合
药房与制剂室	避免药品污染	H13
放射科与CT室	控制粉尘与放射性微粒	H12
新风机组末端	提升室内空气质量	H11-H13

（二）典型应用案例

案例一：北京协和医院通风系统改造项目

北京协和医院在2020年启动了新风系统全面升级工程，针对原有过滤效率低的问题，引入H13级高效过滤器替代原有的F7中效过滤器。改造后，室内PM2.5浓度下降约80%，手术室空气菌落数由原来的平均2 CFU/m³降至0.5 CFU/m³以下。

改造前后对比	PM2.5（μg/m³）	细菌总数（CFU/m³）	能耗变化（kW·h/天）
改造前	50	2	1200
改造后	10	0.5	1300（略有上升）

尽管能耗略有上升，但空气品质显著提升，符合国家《医院空气质量管理规范》（WS/T 368-2012）要求。

案例二：上海瑞金医院负压隔离病房建设

上海瑞金医院在建设新型负压隔离病房过程中，采用H14级HEPA+活性炭复合过滤系统，确保排风中病毒颗粒的有效拦截。经第三方检测机构测试，排放气体中新冠病毒RNA含量低于检出限，达到WHO推荐的安全排放标准。

五、高效过滤器的安装与维护策略

（一）安装注意事项

密封处理：确保过滤器与框架之间无泄漏，建议采用硅胶密封条或液态密封胶；
气流方向标识：严格按照箭头指示安装，防止反装；
预过滤设置：在HEPA前加装G4-F7级预过滤器，延长主过滤器寿命；
压差报警装置：配置压差开关或数字仪表，及时提示更换时间；
定期检查：每月至少一次外观检查，每季度进行一次完整性测试。

（二）维护与更换周期

维护项目	周期	方法
外观检查	每月	目视检查是否有破损、变形
压差监测	实时	通过控制系统记录数据
完整性测试	每季度	使用DOP或PAO气溶胶检测
更换周期	一般2-5年	根据压差或测试结果决定

高效过滤器一旦失效或损坏，应及时更换，以免造成二次污染。更换过程中应佩戴防护装备，废弃滤材按医疗废弃物处理。

六、国内外研究进展与政策支持

（一）国外研究动态

美国CDC（疾病控制与预防中心）在其发布的《Guidelines for Environmental Infection Control in Health-Care Facilities》中明确指出，手术室和隔离病房应使用HEPA过滤系统，以降低空气传播疾病的感染风险。

欧洲标准化委员会（CEN）发布的EN 13779标准规定，在医疗建筑中，空气处理系统应配备至少F7级预过滤和H13级主过滤，以保证空气质量达到ISO 16890标准。

日本厚生劳动省也在其《医院建筑设计指南》中强调，新建或改建医院应强制安装高效过滤设备，尤其是在呼吸道传染病防控重点区域。

（二）国内政策与研究

我国在《医院空气净化管理规范》（WS/T 368-2012）中提出，手术室、ICU等区域应使用高效空气过滤装置。同时，《综合医院建筑设计规范》（GB 51039-2014）也对医院通风系统的过滤等级提出了具体要求。

清华大学建筑学院联合多家医院开展的研究表明，安装H13级HEPA过滤器后，医院内空气中的细菌总数平均下降78%，流感季节医护人员感染率下降35%。

此外，国家卫健委在《关于加强医疗机构空气净化管理的通知》中明确要求各级医疗机构在疫情防控期间强化通风系统管理，优先选用高效过滤设备。

七、高效过滤器在医院通风系统中的发展趋势

随着新材料、新技术的发展，高效过滤器正朝着以下几个方向演进：

智能化监测：集成无线传感模块，实现远程监控与自动报警；
节能优化：开发低阻高效滤材，降低风机能耗；
多功能集成：结合活性炭、紫外线杀菌等功能，形成复合净化系统；
环保回收：研发可降解或可回收滤材，减少医疗废弃物；
个性化定制：根据不同科室需求提供定制化过滤解决方案。

未来，随着智慧医院建设的推进，高效过滤器将与楼宇自动化系统（BAS）、物联网平台深度融合，实现更加精细化的空气质量管理。

参考文献

World Health Organization. Health care waste management during the coronavirus (COVID-19) outbreak. Geneva: WHO, 2020.
Centers for Disease Control and Prevention (CDC). Guidelines for Environmental Infection Control in Health-Care Facilities. Atlanta: CDC, 2003.
European Committee for Standardization. EN 13779: Ventilation for non-residential buildings – Performance requirements for ventilation and room-conditioning systems. Brussels: CEN, 2007.
Ministry of Health, Labour and Welfare of Japan. Design Guidelines for Hospitals. Tokyo: MHLW, 2019.
中华人民共和国卫生部. 《医院空气净化管理规范》（WS/T 368-2012）. 北京：中国标准出版社，2012.
中华人民共和国住房和城乡建设部. 《综合医院建筑设计规范》（GB 51039-2014）. 北京：中国建筑工业出版社，2014.
清华大学建筑学院. 医院通风系统中高效过滤器对空气质量的影响研究. 建筑科学，2021, 37(4): 88-94.
国家卫生健康委员会. 《关于加强医疗机构空气净化管理的通知》. 卫办医政发〔2020〕1号.
American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE). ASHRAE Standard 170: Ventilation of Health Care Facilities. Atlanta: ASHRAE, 2021.
International Standards Organization. ISO 4500-1: Occupational health and safety management systems. Geneva: ISO, 2018.

注：本文内容仅供参考，具体实施请结合实际情况并咨询专业工程师。