空调系统过滤器设置讨论

黄贵松

（核工业西南勘察设计研究院有限公司，成都 610051）

空调系统过滤器设置讨论

黄贵松

（核工业西南勘察设计研究院有限公司，成都 610051）

《综合医院建筑设计规范》GB 51039—2014条文7.1.11要求，集中空调系统和风机盘管系统的回风口必须设置过滤器。但该条文没有对过滤器的要求表述清楚；通过计算、分析得出该过滤器的效率应达到中效过滤器F6（欧标）等级，初阻力要高于国标要求的标准。

过滤器；空调系统；使用寿命

《综合医院建筑设计规范》GB 51039—2014 （以下简称《医规》）于2015年8月1日正式实施。条文7.1.11要求，集中空调系统和风机盘管系统中的回风口必须设置初阻力小于50 Pa，微生物一次性通过率不大于10%和颗粒物一次计重通过率不大于5%的过滤设备［1］。但该条文没有对过滤器的要求表述清楚，且增加过滤器后会对空调系统带来诸多影响；本文通过比较、分析，得出该过滤器的效率应达到中效过滤器F6（欧标）等级，期望给同行在设计选型时一些参考。

1 过滤器表示问题

按照我国现行规范《空气过滤器》（GBT 14295—2008），过滤器额定风量下的效率除初效过滤器有两款（C3、C4以计重效率表示）外，其余均以计数效率表示，详见表1。而表示计数效率至少应该包含控制粒径和效率两个方面。而《医规》条文7.1.11对过滤的效率表述为：“初阻力小于50 Pa，微生物一次性通过率不大于10%（换算成过滤效率为不小于90%）；颗粒物一次计重通过率不大于5%（换算成计重效率为不小于95%）”。

其一，该条文虽然要求了计数效率，但没有明确控制粒径大小，这就无法选择确定过滤器类别。

其二，该条文既要求了计数效率又规定了计重效率。条文对一个过滤器的效率同时采用了两种表方法，二者是否矛盾？后文将从两方面来分别讨论。

注：过滤器通过率与过滤效率换算方法：

式中 P——过滤效率；

η——通过率。

1.1 微生物控制粒径与计数效率

《医规》条文7.1.11要求微生物的过滤效率不小于90%，虽明确了过滤效率，但没有指出控制粒径是多少，仅仅说明了针对微生物的过滤效率。不能明确控制粒径就无法按照国标要求选择过滤器。

微生物的过滤控制粒径如何确定，文献［2］指出，细菌、螺旋体、立克次式体和病毒等微生物在空气中是不能单独存在的，常常在比他们大数倍的粒径表面发现，而且也不是以单体的形式存在，而是以菌团或孢子的形式存在。提出了等价直径的概念；且涉及过滤效果时，应采用效率等价直径；并提出了近似计算公式（2）。

式中 ηb——对大气浮游菌过滤效率；

ηd——对≥5 μm大气尘计数效率。

也就是说，大气的效率等价直接约为7 μm。笔者在文献［3］中计算过不同粒径初、中效过滤器效率，5 μm时中效过滤器已经可达100%，初效过滤器可达80%。

由此可见，国标中效过滤器即可满足微生物的计数过滤效率不小于90%的要求。

1.2 计重效率及换算

表1中可以看出，我国标准仅有两款初效过滤器采用计重效率表示，其余均用计数效率表示。《医规》条文7.1.11中要求一次计重效率不小于95%，远大于这两款初效过滤器效率。因此，需要将计重效率与计数效率等效换算。

美国过滤器标准提供了计重效率法和计数效率（比色法）两种数据，美国标准与我国常用的欧标对照，见表2。

表1 过滤器效率等级Tab.1 Filter efficiency rating grade

表2 过滤器效率分级对照Tab.2 Filter efficiency rating scale hierarchical control

由表2可以看出：达到计重效率不小于95%，至少采用效率在F6及以上过滤器。结合文献［4］给出的各国空气过滤器效率分类对比图（见图1）可知，F6相当于我国标准中效过滤器。此结果与1.1节得出的结果是一致的。

2 过滤器初阻力与风量

由前文分析可知，《医规》7.1.11条表述的过滤器应至少为中效过滤器。然而根据国家标准（见表1），中效过滤器初阻力为80 Pa，而《医规》7.1.11条又要求初阻力须小于50 Pa；规范要求显然要高于国标的要求。

图1 各国过滤器效率和分类的对比Fig.1 Different international filter efficiency contrast

过滤器阻力与滤速的关系见式（4）［5］：

式中ΔH表示过滤器阻力（Pa），ΔP1表示滤料阻力（Pa），ΔP2表示过滤器结构阻力（Pa），C、m为系数，m大小与过滤材料有关，纤维性或纸及布滤材m接近1。

由式（3）看出，ΔH 正比于滤速v。《医规》7.1.11条的解释条文也做了说明，按照60%的风量来选择中效过滤器。其原理就是减小滤速从而使阻力减小。但也需要指出，中效过滤器风量减小40%，其初阻力不一定能减小40%，即从80 Pa减小到50 Pa以下。因为公式（3）中m并非绝对为1，m与滤料的类型有关而且是个近似值。表3是某厂家F6级过滤器产品参数。比较可以得出：

（1） 同一款过滤器随着风量降低初阻力也在降低。

（2）同样尺寸（595×592×290，表3中型号1、4、7）同风量下，袋式过滤器阻力小，但是尺寸最大，高度达到635 mm；要求安装空间大。而无隔板过滤器的初阻力比有隔板的要小的多，而小风量下，无隔板过滤器的初阻力甚至低于袋式过滤器。

（3）同类型，不同型号的的过滤器要满足≤50 Pa的要求，风量减小不一样。例如表3中，型号4风量2 500 m3/h时阻力为80 Pa，3 600 m3/h时阻力为115 Pa，其风量和阻力减小均约为31%。而型号7风量2 500 m3/h时阻力为40 Pa，3 600 m3/h时阻力为80 Pa，其风量减小约为31%，阻力减小约为50%。

表3 过滤器效率与阻力Tab.3 Filter efficiency and resistance

3 总结

（1）《医规》7.1.11条对定滤器的要求，就是效率不小于F6（欧标）初阻力不大于50 Pa的中效过滤器。因此建议条文对过滤器的描述直接写成：“效率不小于F6（欧标）初阻力不大于50 Pa的中效过滤器”，这样更明确，便于工程实践操作。

（2）即使是按照解释条文中的做法，按60%的风量来选择中效过滤器，仍然不能完全保证“初阻力须小于50 Pa”的要求。必须具体到某个型号，根据专业厂家提供的数据来选取。

［1］GB 51039—2014，综合医院建筑设计规范［S］.

［2］许钟麟，空气洁净技术原理（第三版）［M］.北京：科学出版社，2003.

［3］黄贵松，不同控制粒径下乱流洁净室设计［J］.洁净与空调技术，2003，06，62-65.

［4］陆耀庆，等，实用供热空调设计手册（第二版）［M］.北京：中国建筑工业出版社，2008.

［5］张吉光，净化空调［M］.北京：国防工业出版社，2005.

Discussion of Filter in Air Conditioner

Huang Guisong
（Nuclear Industry Southwest survey & Design Institute Co.，Ltd，Chengdu 610051）

In clause 7.1.11 of GB 51039—2014 “General Hospital Building Design Code”，it is stipulated that it is necessary to install filter at air outlet in air conditioning system and fan coil system.But it is unclear in expression of requirements for the filter.In this paper，based on the calculation and analysis，it was concluded that the efficiency of the filter should reach F6 class （EU standard） for medium level efficiency，with which initial resistance will be higher than that required in China standard.

filter； air conditioning system； service life

TQ 834.8+3

A

2095-817X（2016）04-0050-003

2016-03-22

黄贵松（1982—），工程师、国家注册公用设备工程师（暖通），主要从事工程设计工作。