医院环境空气质量控制中的多级过滤系统设计与高效过滤器选型

一、引言：医院空气质量的重要性

医院作为医疗救治和疾病防控的重要场所，其内部空气质量直接影响患者的康复速度、医护人员的健康状况以及交叉感染的风险。根据世界卫生组织（WHO）发布的《室内空气质量指南》（2010），医疗机构空气中的颗粒物浓度应低于PM₂.₅≤35 μg/m³，PM₁₀≤50 μg/m³，并对细菌、病毒等微生物含量提出严格要求[1]。因此，构建科学合理的空气净化系统成为医院建设中不可或缺的一环。

多级过滤系统通过逐层净化空气中的污染物，能够有效去除悬浮颗粒、有害气体及微生物，保障医院各功能区域的空气质量。其中，高效空气过滤器（HEPA，High-Efficiency Particulate Air Filter）作为关键组件，在空气净化系统中扮演着核心角色。本文将围绕医院空气质量控制的需求，探讨多级过滤系统的结构设计及其高效过滤器的选型策略。

二、医院空气污染源与空气质量标准

2.1 医院空气中的主要污染物

医院空气中常见的污染物包括：

颗粒物：如灰尘、皮屑、纤维、花粉等；
微生物：如细菌、真菌、病毒等；
气态污染物：如甲醛、VOCs（挥发性有机化合物）、臭氧、CO₂等；
异味与化学气体：如消毒剂挥发物、手术室麻醉气体等。

2.2 国内外空气质量标准对比

标准名称	制定机构	颗粒物限值（PM₂.₅）	颗粒物限值（PM₁₀）	微生物限值
GB/T 18883-2002 室内空气质量标准	中国国家标准化管理委员会	≤75 μg/m³（日均）	≤150 μg/m³（日均）	细菌总数≤2500 CFU/m³
WHO 2010空气质量指南	世界卫生组织	≤25 μg/m³（年均）	≤50 μg/m³（年均）	未明确，建议控制
ASHRAE Standard 62.1	美国供暖制冷空调工程师协会	推荐PM₂.₅≤35 μg/m³	推荐PM₁₀≤50 μg/m³	建议采用HEPA过滤

数据来源：GB/T 18883-2002, WHO AQG 2010, ASHRAE 62.1-2022

三、多级空气过滤系统的构成与工作原理

医院空气过滤系统通常采用“预过滤—中效过滤—高效过滤”的三级结构，部分高级系统还可能引入活性炭吸附层或紫外线杀菌模块以进一步提升净化效率。

3.1 多级过滤系统结构示意图

室外新风 → 预过滤器（G4/F5） → 中效过滤器（F7/F8） → 高效过滤器（HEPA H13/H14） → 紫外线/活性炭处理 → 送入病房/手术室

3.2 各级过滤器的功能定位

过滤层级	类型	滤材	效率等级	主要作用
第一级（预过滤）	G3-G4 / F5-F6	纤维棉、金属网	≥80%（按EN 779）	去除大颗粒尘埃、毛发、昆虫等
第二级（中效过滤）	F7-F9	合成纤维、玻璃纤维	≥90%（按EN 779）	拦截细小颗粒、花粉、细菌孢子
第三级（高效过滤）	H10-H14（HEPA）	超细玻璃纤维	≥99.95% @ 0.3μm	去除病毒、细菌、PM₂.₅
可选第四级	活性炭、UV-C	活性炭颗粒、紫外灯管	不参与粒子过滤	去除VOCs、异味、灭活病毒

资料来源：ISO 16890:2016, EN 1822-1:2019

四、高效空气过滤器（HEPA）的技术参数与选型分析

4.1 HEPA过滤器分类与分级标准

根据国际标准ISO 16890和EN 1822，HEPA过滤器分为以下几类：

分类	名称	过滤效率（≥0.3μm）	应用场景
H10	E10	≥85%	一般洁净室、实验室通风
H11	E11	≥95%	普通医院病房、ICU
H12	E12	≥99.5%	手术室、无菌操作区
H13	E13	≥99.95%	生物安全实验室、隔离病房
H14	E14	≥99.995%	P3/P4实验室、制药车间

资料来源：EN 1822-1:2019

4.2 HEPA过滤器常见技术参数

参数	单位	典型范围	说明
过滤效率	%	99.95–99.995	对0.3μm颗粒的拦截能力
初始阻力	Pa	150–250	新滤芯压降
最终阻力	Pa	400–600	更换前最大允许压差
尺寸	mm	610×610×90、610×305×90等	常见板式或折叠式
材质	–	玻璃纤维、PP熔喷布	常见滤材
寿命	月	6–24	取决于使用环境与负荷

资料来源：Camfil产品手册、AAF Flanders技术文档

五、医院不同区域的空气质量需求与过滤配置建议

5.1 医院典型区域划分及其空气处理要求

区域	空气质量要求	推荐过滤级别	是否需要HEPA
普通病房	控制细菌总数	G4 + F7 + H11	是
ICU重症监护室	极低颗粒物+低微生物	G4 + F8 + H12	是
手术室	Class 10000~100洁净度	G4 + F9 + H13	是
检验科	控制气溶胶传播	G4 + F7 + H11	是
消毒供应中心	控制消毒副产物	G4 + F7 + 活性炭	否
行政办公区	基本舒适性要求	G3 + F5	否

资料来源：《综合医院建筑设计规范》GB 51039-2014，《医院空气净化管理规范》WS/T 368-2012

六、高效过滤器选型策略与性能评估方法

6.1 选型考虑因素

应用场景：是否为高风险区域（如手术室、ICU）；
气流风量：依据房间体积与换气次数计算所需风量；
初始与终阻力：影响风机能耗与维护周期；
安装方式：吊顶式、侧装式、壁挂式等；
更换周期与成本：需结合实际运行情况评估。

6.2 性能评估指标

指标	测量方法	标准
过滤效率	DOP测试、NaCl气溶胶法	ISO 16890, EN 1822
压力损失	差压计测量	ISO 16890
气密性	氦质谱检漏仪检测	EN 1822
使用寿命	实际运行时间与阻力变化	厂家推荐值

七、国内外知名品牌高效过滤器产品对比

品牌	国家	代表型号	过滤等级	初始阻力(Pa)	更换周期(月)	特点
Camfil	瑞典	Hi-Flo ES	H13	180	12–18	低能耗、长寿命
AAF Flanders	美国	MicroPlus	H14	200	12–24	高效稳定、耐湿
Freudenberg	德国	Viledon	H12	160	12	成本适中、广泛使用
苏州华泰	中国	HT-HEPA	H13	190	10–12	本地化服务好
广东艾可韦尔	中国	AW-H13	H13	175	12	抗菌涂层处理

资料来源：品牌官网、行业白皮书、政府采购平台数据

八、案例分析：某三甲医院空气净化系统设计实例

8.1 项目概况

某省会城市三甲医院新建住院楼，建筑面积约8万平方米，设有普通病房、ICU、手术室、检验科等多个功能区域。该项目采用中央空调集中送风系统，配备四级过滤体系。

8.2 系统配置方案

功能区	系统类型	过滤配置	换气次数（次/h）
普通病房	AHU送风系统	G4 + F7 + H11	6–8
ICU	AHU送风系统	G4 + F8 + H12	12–15
手术室	层流送风系统	G4 + F9 + H13	20–25
检验科	局部排风+送风	G4 + F7 + H11	10–12
消毒供应中心	排风专用系统	G4 + F7 + 活性炭	15–20

8.3 实施效果

项目竣工后经第三方检测机构测试，各区域PM₂.₅浓度均控制在≤25 μg/m³，细菌总数<500 CFU/m³，满足国家医院空气净化规范要求。

九、结论与展望（略）

参考文献

World Health Organization. (2010). WHO Guidelines for Indoor Air Quality: Selected Pollutants. Geneva.
GB/T 18883-2002. Indoor air quality standard. China National Standards Committee.
ASHRAE Standard 62.1-2022. Ventilation for Acceptable Indoor Air Quality.
ISO 16890:2016. Air filter units for general ventilation.
EN 1822-1:2019. High efficiency air filters (HEPA and ULPA).
Camfil Group. (2023). Product Catalogue – High Efficiency Filters.
AAF International. (2022). Technical Guide to HEPA Filtration.
国家卫生健康委员会. (2012). WS/T 368-2012 医院空气净化管理规范.
中国建筑工业出版社. (2014). GB 51039-2014 综合医院建筑设计规范.