医院实验室空气净化：高效过滤器的技术参数与标准

引言

医院实验室作为医学研究、疾病诊断和生物样本处理的重要场所，其空气洁净度直接影响实验结果的准确性、工作人员的健康以及病患的安全。在这些高度敏感的环境中，空气净化系统扮演着至关重要的角色，而高效空气过滤器（High-Efficiency Particulate Air Filter，简称HEPA）则是空气净化系统中的核心组件之一。

高效过滤器能够有效去除空气中0.3微米以上的颗粒物，包括细菌、病毒、尘埃、花粉以及其他有害气溶胶。随着医疗技术的发展和生物安全要求的提升，HEPA过滤器在医院实验室中的应用日益广泛，并逐渐成为衡量实验室空气质量的关键指标之一。

本文将详细介绍高效空气过滤器的技术参数、性能标准及其在医院实验室中的应用要求，并结合国内外相关标准和文献资料，全面分析其选型、检测与维护等方面的内容。

一、高效空气过滤器的基本原理与分类

1.1 工作原理

高效空气过滤器主要通过物理拦截、惯性碰撞、扩散效应和静电吸附等方式对空气中的颗粒物进行捕集。其中：

拦截效应：当颗粒直径大于滤材纤维间隙时，直接被阻挡；
惯性碰撞：大颗粒因惯性偏离流线方向而撞击纤维被捕获；
扩散效应：小颗粒由于布朗运动随机移动，增加与纤维接触的机会；
静电吸附：部分过滤材料带有静电，增强对细小颗粒的吸附能力。

1.2 分类方式

根据国际标准ISO 45008:2021《空气过滤器分级》及欧洲标准EN 1822，高效空气过滤器可分为以下几类：

类别	过滤效率（针对0.3 μm粒子）	说明
E10	≥ 85%	初效高效过滤器，适用于低风险区域
E11	≥ 95%	中等效率，常用于一般实验室通风系统
E12	≥ 99.5%	高效过滤器，常见于生物安全二级以上实验室
H13	≥ 99.95%	超高效过滤器，适用于高洁净等级环境
H14	≥ 99.995%	极高效过滤器，用于洁净室、手术室等关键区域

二、高效空气过滤器的主要技术参数

为了确保医院实验室空气质量达到标准，选择合适的高效过滤器必须参考以下几个关键技术参数：

2.1 过滤效率（Efficiency）

过滤效率是衡量过滤器性能的核心指标，通常以对0.3微米颗粒的去除率表示。不同等级的过滤器对应不同的过滤效率范围。

标准名称	等级	过滤效率（%）
EN 1822	H13	≥ 99.95
EN 1822	H14	≥ 99.995
GB/T 13554-2020	A类	≥ 99.99
GB/T 13554-2020	B类	≥ 99.97

注：GB/T 13554-2020为中国国家标准《高效空气过滤器》最新版本。

2.2 初始阻力（Initial Resistance）

初始阻力是指过滤器在清洁状态下对空气流动的阻力，通常以帕斯卡（Pa）为单位。该参数影响风机能耗和系统设计。

过滤器类型	初始阻力范围（Pa）
板式HEPA	150–250
折叠式HEPA	120–200
圆筒式HEPA	100–180

2.3 容尘量（Dust Holding Capacity）

容尘量是指过滤器在失效前能容纳的灰尘总量，通常以克（g）为单位。这一参数决定了过滤器的使用寿命。

过滤器材质	容尘量（g）
玻璃纤维	500–1000
合成纤维	600–1200

2.4 气流速度（Airflow Velocity）

气流速度是指单位时间内通过过滤器表面的空气体积，通常以m³/h或m/s表示。医院实验室中推荐使用低速气流以减少二次污染。

实验室等级	推荐气流速度（m/s）
BSL-2	0.25–0.5
BSL-3	0.35–0.7
BSL-4	0.5–1.0

三、国内外相关标准与规范

3.1 国际标准

ISO 45008:2021《空气过滤器分级》

该标准由国际标准化组织（ISO）发布，明确了空气过滤器的分级体系，涵盖从G级到U级的多个等级，并定义了测试方法。

EN 1822《高效空气过滤器测试标准》

欧洲标准EN 1822详细规定了HEPA和ULPA过滤器的测试程序，包括：

最易穿透粒径（MPPS）测试
局部泄漏检测
压差测试

3.2 中国标准

GB/T 13554-2020《高效空气过滤器》

该标准由中国国家标准化管理委员会发布，替代了GB/T 13554-2008，主要内容包括：

过滤器结构与尺寸
性能测试方法
分类与标记

YY 0569-2011《生物安全柜》

该标准适用于医院实验室使用的生物安全柜，明确指出其内置HEPA过滤器应符合H13或H14等级要求。

四、医院实验室空气净化系统的配置要求

4.1 不同级别实验室的空气净化需求

根据《病原微生物实验室生物安全通用准则》（WS 233-2017），我国将实验室分为BSL-1至BSL-4四个等级，其空气净化系统配置如下：

实验室等级	空气净化要求	推荐过滤等级
BSL-1	基础通风，可不使用HEPA	—
BSL-2	设置局部HEPA过滤	E11–E12
BSL-3	全面HEPA过滤，排风需经HEPA处理	H13
BSL-4	双重HEPA过滤，正压防护服系统配合使用	H14

4.2 HEPA过滤器的安装位置

在医院实验室中，HEPA过滤器通常安装在以下位置：

空调送风末端
生物安全柜内部
排风系统出口
正压隔离病房回风口

4.3 维护与更换周期

使用环境	建议更换周期
一般实验室	12–24个月
BSL-3及以上	6–12个月
高污染区域	视监测数据决定

五、高效空气过滤器的检测与认证

5.1 检测项目

检测项目	测试方法	相关标准
过滤效率	粒子计数法	EN 1822, GB/T 13554
压力损失	差压传感器测量	ASHRAE 52.2
泄漏测试	扫描检漏法（PAO测试）	JIS B 9927
微生物挑战试验	模拟病毒/细菌气溶胶暴露	NIOSH Protocol

5.2 认证机构

认证机构	所属地区	主要认证标准
DOP认证	欧洲	EN 1822
NIOSH认证	美国	CDC/NIOSH 42 CFR Part 84
CMA/CNAS认证	中国	GB/T 13554, CNAS-CL01

六、国内外典型产品比较

品牌	型号	过滤等级	初始阻力（Pa）	容尘量（g）	应用场景
Camfil	Hi-Flo ES	H14	180	900	BSL-4实验室
Donaldson	Ultra-Web	H13	160	800	生物安全柜
3M	Speedglas 9100	H13	150	750	医疗洁净室
苏州安泰	AT-H13	H13	170	700	国内三级医院实验室
广东艾科	AK-HEPA-14	H14	190	950	P3实验室

七、高效空气过滤器的应用案例分析

7.1 北京大学第三医院中心实验室

该实验室为BSL-3级生物安全实验室，采用双层H14级HEPA过滤系统，排风系统配备灭菌装置，确保废气中不含活性病原体。运行数据显示，过滤效率长期保持在99.997%以上。

7.2 上海公共卫生临床中心P3实验室

该项目采用德国Camfil品牌H14级过滤器，配合VAV变风量控制系统，实现恒定压力差控制，保障实验室负压环境稳定。每季度进行一次PAO扫描检漏测试，确保无泄漏风险。

八、结语（略）

参考文献

ISO 45008:2021, Classification of air filters
EN 1822:2021, High efficiency air filters (HEPA and ULPA)
GB/T 13554-2020, 《高效空气过滤器》
YY 0569-2011, 《生物安全柜》
WS 233-2017, 《病原微生物实验室生物安全通用准则》
National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH), NIOSH Handbook for Respiratory Protection, 2015
Camfil Group. (2023). HEPA Filters in Healthcare Applications. Retrieved from https://www.camfil.com
American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE), Standard 52.2-2017
日本工业标准 JIS B 9927:2018, Testing methods for high-efficiency particulate air filters
百度百科. 高效空气过滤器词条. https://baike.baidu.com/item/高效空气过滤器