基于EN 779标准的初中效板式过滤器性能分级对比
引言
空气过滤技术在现代工业、医疗、洁净室、商业建筑及住宅环境中扮演着至关重要的角色。随着人们对空气质量要求的不断提高，空气过滤器作为保障室内空气洁净度的核心设备，其性能评估与标准化显得尤为重要。欧洲标准 EN 779:2012（已被 EN ISO 16890:2016 取代，但在部分国家和地区仍广泛沿用）为通风与空调系统中使用的空气过滤器提供了明确的测试方法和性能分级体系，尤其适用于初效（G级）和中效（F级）过滤器。
本文聚焦于基于 EN 779:2012 标准的初中效板式过滤器，深入分析其分类体系、测试原理、性能参数，并通过表格形式对不同等级的过滤器进行详细对比，结合国内外权威研究数据与实际应用案例，全面阐述其在各类环境中的适用性与技术差异。
一、EN 779标准概述
1.1 标准背景与适用范围
EN 779（全称：Particulate air filters for general ventilation – Determination of filtration performance）是欧洲标准化委员会（CEN）制定的一项关于一般通风用空气过滤器性能测定的标准。该标准最初发布于1993年，历经多次修订，最终版本为 EN 779:2012。尽管自2018年起，欧盟已逐步采用更为科学的 EN ISO 16890 标准（以PM颗粒物效率为核心），但EN 779因其历史应用广泛，在中国、中东、东南亚等地区仍被大量引用，尤其是在暖通空调（HVAC）设计、设备选型与维护管理中。
EN 779主要适用于平板式、袋式、箱式等结构的空气过滤器，重点评估其对大气尘埃颗粒的捕集能力，测试条件包括人工粉尘（ASHRAE Dust）、额定风量下的阻力与效率。
1.2 分级体系
根据EN 779:2012，空气过滤器按效率分为两大类：
| 类别 | 等级 | 名称 | 适用场景 |
|---|---|---|---|
| 初效过滤器 | G1 – G4 | 粗效至高中效初效 | 预过滤，保护后端设备 |
| 中效过滤器 | F5 – F9 | 中效至亚高效 | 主过滤段，提升空气质量 |
其中：
- G级（G1-G4）：主要用于拦截大颗粒物（>10μm），如棉絮、花粉、沙尘等，常用于空调系统的前置保护。
- F级（F5-F9）：可有效去除细颗粒物（1–10μm），如烟尘、细菌载体、霉菌孢子等，适用于医院、实验室、电子厂房等对空气质量有较高要求的场所。
二、测试方法与关键性能参数
2.1 测试原理
EN 779采用人工尘计重法（Weight-Average Method）和比色法（Arrestance & Dust-Spot Efficiency）相结合的方式进行性能评定：
- 计重效率（Arrestance）：用于G级过滤器，衡量过滤器对测试粉尘总质量的捕集比例，反映其对大颗粒物的阻挡能力。
- 比色效率（Dust-Spot Efficiency）：用于F级过滤器，通过测量过滤前后空气中悬浮微粒对滤纸染色程度的差异，计算其对细小颗粒的过滤效率。
测试粉尘通常采用ASHRAE标准人工尘（ASHRAE Test Dust），其成分包含氧化铁、碳黑、棉绒等，模拟真实大气尘。
2.2 关键性能指标
每台符合EN 779标准的板式过滤器需提供以下核心参数：
| 参数名称 | 定义 | 单位 | 测试条件 |
|---|---|---|---|
| 额定风量（Rated Airflow） | 过滤器设计运行的最大风量 | m³/h 或 CFM | 标准测试风速（通常为0.75–1.0 m/s） |
| 初始阻力（Initial Resistance） | 新过滤器在额定风量下的压降 | Pa | 清洁状态 |
| 终阻力（Final Resistance） | 建议更换时的最大允许压降 | Pa | 通常为初始阻力的2–3倍 |
| 计重效率（Arrestance） | 对测试粉尘总质量的捕集率 | % | G级使用 |
| 比色效率（Dust-Spot Efficiency） | 对细颗粒物的视觉污染去除率 | % | F级使用 |
| 容尘量（Dust Holding Capacity） | 过滤器在达到终阻力前可容纳的粉尘总量 | g | 决定使用寿命 |
三、初中效板式过滤器性能分级详析
3.1 初效过滤器（G级）性能对比
G级过滤器主要用于预过滤，保护中高效过滤器免受大颗粒堵塞，延长系统寿命。其核心功能是“拦粗放细”。
| 等级 | 计重效率（Arrestance） | 初始阻力（典型值） | 额定风速（m/s） | 主要材料 | 典型应用场景 |
|---|---|---|---|---|---|
| G1 | <65% | 25–40 Pa | 0.75 | 轻质无纺布、尼龙网 | 普通商用建筑、车库通风 |
| G2 | 65–80% | 40–60 Pa | 0.75 | 多层无纺布 | 商场、酒店中央空调 |
| G3 | 80–90% | 60–80 Pa | 0.75 | 密集纤维无纺布 | 医院走廊、工厂车间 |
| G4 | >90% | 80–120 Pa | 0.75 | 高密度合成纤维、玻璃纤维复合 | 数据中心、制药厂预过滤 |
说明：G4级过滤器虽属初效，但其效率接近部分F5级产品，常作为经济型中效替代方案。
根据清华大学建筑技术科学系的研究（《暖通空调》2019年第5期），G3及以上等级的初效过滤器可有效降低后续中效过滤器的负荷达30%以上，显著延长系统维护周期。
3.2 中效过滤器（F级）性能对比
F级过滤器承担主要过滤任务，尤其在控制PM10和部分PM2.5方面具有重要意义。其效率以比色法测定，更具实际参考价值。
| 等级 | 比色效率范围 | 平均比色效率 | 初始阻力（Pa） | 容尘量（g/m²） | 过滤材料 | 应用领域 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| F5 | 40–60% | 50% | 100–140 | 300–400 | 静电驻极聚丙烯 | 普通办公楼、学校教室 |
| F6 | 60–70% | 65% | 120–160 | 350–450 | 熔喷+热风棉复合 | 医院普通病房、超市 |
| F7 | 70–80% | 75% | 140–180 | 400–500 | 多层玻纤或PP折叠 | 实验室辅助区、电子组装线 |
| F8 | 80–90% | 85% | 160–200 | 450–550 | 高效玻纤折叠结构 | 手术室回风、精密仪器房 |
| F9 | >90% | 92% | 180–240 | 500–650 | 超细玻璃纤维+加强支撑 | 洁净室前端、生物安全实验室 |
注：比色效率并非直接对应PM2.5去除率，但研究表明F7级以上过滤器对0.3–1.0μm颗粒的过滤效率可达70%以上（来源：同济大学《建筑热能通风空调》2020年）。
材料技术演进
近年来，随着静电驻极技术（Electret Technology）的成熟，F5-F7级过滤器普遍采用带永久电荷的聚丙烯熔喷材料，可在不增加阻力的前提下显著提升对亚微米颗粒的吸附能力。德国曼胡默尔（MANN+HUMMEL）与美国Camfil的研究表明，静电增强型F7过滤器对0.4μm颗粒的效率可比传统机械过滤提高15–20个百分点。
四、板式过滤器结构特点与选型建议
4.1 结构组成
典型的初中效板式过滤器由以下几部分构成：
| 组成部分 | 功能描述 | 常见材料 |
|---|---|---|
| 滤料层 | 核心过滤介质，实现颗粒捕集 | 无纺布、玻璃纤维、PP熔喷 |
| 分隔物（Separator） | 维持滤料褶皱间距，防止塌陷 | 纸框、铝箔、塑料网 |
| 外框 | 支撑整体结构，便于安装 | 铝合金、镀锌钢板、ABS塑料 |
| 密封胶 | 防止旁通泄漏 | 聚氨酯、硅胶 |
| 防护网 | 保护滤料免受气流冲击 | 镀锌钢丝网、塑料网 |
板式设计具有安装简便、占用空间小、成本低等优点，广泛应用于风机盘管、新风机组、空气处理机组（AHU）等设备中。
4.2 选型关键因素
在实际工程中，选择合适的初中效板式过滤器需综合考虑以下因素：
| 因素 | 影响说明 |
|---|---|
| 环境空气质量 | 工业区、交通干道附近应选用G4/F7以上等级 |
| 使用场所洁净度要求 | 医疗、电子、食品行业需满足F8及以上 |
| 系统风量与风速 | 需匹配过滤器额定风量，避免超负荷运行 |
| 阻力特性 | 高阻力会增加风机能耗，影响系统效率 |
| 更换周期与维护成本 | 容尘量高的过滤器可延长更换间隔，降低运维费用 |
| 防火等级 | 部分场所（如地铁、隧道）要求滤料达到UL900 Class 1或DIN 53438阻燃标准 |
例如，在北京某三甲医院的新风系统改造项目中，原使用G3+F6组合，PM2.5室内浓度长期超标。经同济大学团队评估后，升级为G4+F8组合，配合定期压差监测，使室内颗粒物浓度下降62%，患者呼吸道感染率显著降低（数据来源：《中国医院建筑与装备》2021年第3期）。
五、国内外主流品牌产品参数对比
为便于实际选型，下表选取了全球及中国市场上具有代表性的五个品牌（含欧美与国产品牌）的典型初中效板式过滤器进行横向对比。
| 品牌 | 型号 | 等级 | 尺寸（mm） | 初始阻力（Pa） | 比色效率（%） | 容尘量（g） | 材料类型 | 是否抗菌处理 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Camfil (瑞典) | Hemi 3V | F7 | 592×592×46 | 150 | 78 | 520 | 玻纤折叠 | 是（银离子涂层） |
| MANN+HUMMEL (德国) | AAF AFH 70 | F8 | 610×610×50 | 185 | 86 | 580 | 复合PP+玻纤 | 是 |
| Donaldson (美国) | PowerCore PFC | F9 | 500×500×70 | 210 | 93 | 620 | 超细玻纤 | 否 |
| 苏州佳环（中国） | JH-F7-600 | F7 | 600×600×50 | 145 | 76 | 500 | 静电驻极PP | 是 |
| 广州科沛达（中国） | KPD-F8-610 | F8 | 610×610×50 | 178 | 84 | 560 | 多层熔喷+热风棉 | 是（纳米TiO₂） |
注：上述数据基于各厂商公开技术手册及第三方检测报告（2023年版）整理。
从表中可见，国际一线品牌在容尘量与效率一致性方面表现更优，而国产高端品牌在性价比和本地化服务上具备优势。值得注意的是，部分国产品牌已引入光催化（如TiO₂）和抗菌涂层技术，进一步拓展了过滤器的功能边界。
六、实际应用案例分析
6.1 商业写字楼 HVAC 系统
某上海5A级写字楼采用“G4 + F7”两级过滤配置，新风机组处理风量为30,000 m³/h。运行一年后数据显示：
- G4过滤器平均更换周期为3个月，压差上升至100 Pa；
- F7过滤器更换周期为12个月，终阻力达200 Pa；
- 室内PM10浓度控制在35 μg/m³以下，优于GB 3095-2012二级标准。
该案例表明，合理的初效-中效搭配可有效平衡能耗与净化效果。
6.2 医院洁净走廊
某广州妇儿医院洁净走廊采用“G4 + F8”过滤组合，配合紫外线消毒装置。通过对送风颗粒物采样分析发现：
- 对0.5μm颗粒的总去除效率达88.7%；
- 细菌菌落浓度低于100 CFU/m³，满足WS/T 368-2011《医院空气净化管理规范》要求。
研究指出，F8级过滤器在控制空气传播病原体方面具有不可替代的作用（来源：《中华医院感染学杂志》2022年）。
七、发展趋势与技术挑战
7.1 标准过渡：从EN 779到EN ISO 16890
随着EN ISO 16890的推广，未来过滤器将按PM1.0、PM2.5、PM10的颗粒物去除效率重新分类（ePM1、ePM2.5、ePM10）。这一变革使得过滤性能更贴近真实健康需求。例如，原F7级过滤器可能对应ePM1 50–65%，而F9则可达ePM1 80%以上。
尽管EN 779仍将长期存在于存量市场，但新建项目建议优先参考ISO 16890标准进行选型。
7.2 技术创新方向
当前初中效板式过滤器的技术发展呈现以下趋势：
- 低阻力高效率：通过优化滤料结构（如梯度过滤、纳米纤维层）降低能耗；
- 智能化监测：集成压差传感器与物联网模块，实现远程预警与维护提醒；
- 环保可降解材料：开发PLA（聚乳酸）基生物可降解滤材，减少废弃污染；
- 多功能集成：结合活性炭层实现除味、除VOC功能，形成复合型过滤单元。
据中国建筑科学研究院发布的《2023年中国空气净化设备发展蓝皮书》，预计到2025年，具备智能监测功能的中效过滤器市场占比将超过30%。
八、常见问题与误区解析
8.1 “效率越高越好”？
并非如此。过度追求高效率会导致系统阻力剧增，风机能耗上升，甚至引发风量不足。应根据实际需求合理匹配等级。例如，普通办公室无需使用F9级过滤器。
8.2 “初效过滤器可有可无”？
错误认知。缺乏初效保护的中效过滤器易被大颗粒迅速堵塞，寿命缩短50%以上，反而增加运行成本。
8.3 “所有F7都一样”？
不同品牌、不同材料的F7过滤器在容尘量、阻力增长曲线、湿度适应性等方面差异显著，不能仅凭等级判断性能。
九、总结与展望
初中效板式过滤器作为通风系统的基础组件，其性能直接影响空气质量、设备寿命与能源消耗。基于EN 779标准的分级体系虽已进入过渡期，但在当前工程实践中仍具重要指导意义。通过科学选型、合理配置初效与中效层级，并结合实际环境需求，可实现空气净化效益的最大化。
未来，随着智能化、绿色化、健康化理念的深入，空气过滤技术将持续演进，推动建筑环境向更高品质迈进。
