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空气过滤器

◎空气过滤器概述

过滤材料

　　既有效地拦截尘埃粒子，又不对气流形成过大的阻力。

杂乱交织的纤维形成对粒子的无数道屏障，纤维间宽阔的空间允许气流顺利通过。

效率

　　过滤器捕集粉尘的量与未过滤空气中的粉尘量之比为“过滤效率”。

小于0.1m（微米）的粒子主要作扩散运动，粒子越小，效率越高；

大于0.5m的粒子主要作惯性运动，粒子越大，效率越高。

阻力

　　纤维使气流绕行，产生微小阻力。

无数纤维的阻力之和就是过滤器的阻力。

　　KLC过滤器阻力随气流量增加而提高，通过增大过滤材料面积，可以降低穿过滤料的相对风速，减小过滤器阻力。

动态性能

　　被捕捉的粉尘对气流产生附加阻力，于是，使用中过滤器的阻力逐渐增加。

被捕捉到的粉尘形成新的障碍物，于是，过滤效率略有改善。

　　被捕捉的粉尘大都聚集在过滤材料的迎风面上。

滤料面积越大，能容纳的粉尘越多，过滤器寿命越长。

使用寿命

　　滤料上积尘越多，阻力越大。

当阻力大到设计所不允许的程度时，过滤器的寿命就结束。

有时，过大的阻力会使过滤器上已捕捉到的灰尘飞散，出现这种二次污染时，过滤器也该报废。

静电

　　若过滤材料带静电或粉尘带静电，过滤效果可以明显改善。

因静电使粉尘改变运动轨迹并撞向障碍物，静电力参与粘住的工作。

过滤效率

在决定过滤效率的因素中，粉尘“量”的含义多种多样，由此计算和测量出来的过滤器效率数值也就不同。

实用中，有粉尘的总重量、粉尘的颗粒数量；有时是针对某一典型粒径粉尘的量，有时是所有粉尘的量；还有用特定方法间接地反映浓度的通光量（比色法）、荧光量（荧光法）；有某种状态的瞬时量，也有发尘全过程变化效率值的加权平均量。

　　对同一只过滤器采用不同的方法进行测试，测得的效率值就会不一样。

离开测试方法，过滤效率就无从谈起。

过滤器阻力

　　过滤器对气流形成阻力。

过滤器积灰，阻力增加，当阻力增大到某一规定值时，过滤器报废。

　　新过滤器的阻力称“初阻力”；对应过滤器报废时的阻力值称“终阻力”。

终阻力

　　终阻力的选择直接关系到过滤器的使用寿命、系统风量变化范围、系统能耗。

大多数情况下，终阻力是初阻力的2～4倍。

终阻力建议值

效率规格

建议终阻力Pa

G3（粗效）

100～200

G4（初中效）

150～250

F5～F6（中效）

250～300

F7～F8（高中效）

300～400

F9～H11（亚高效）

400～450

高效与超高效

400～600

过滤器越脏，阻力增长越快。

过高的终阻力值并不意味着过滤器的使用寿命会明显延长，但它会使空调系统风量锐减。

因此，没有必要将终阻

力值定得过高。

　　低效率过滤器常使用直径≥10m的粗纤维滤料。

由于纤维间空隙大，过大的阻力有可能将过滤器上的积灰吹散，此时，阻力不再增高，但过滤

效率降为零。

因此，要严格限制G4以下过滤器的终阻力值。

　　每个过滤段都应安装阻力监测装置。

终阻力要靠仪表来判定，不能仅凭操作者的感觉。

容尘量

　　容尘量是在特定试验条件下，过滤器容纳特定试验粉尘的重量。

这里的“特定”是指：

　　a.标准试验风洞，以及相关试验与测量设备；

　　b.比实际大气粉尘颗粒大得多的标准“道路尘”；

　　c.委托方与试验方商定、或标准规定的试验方法与计算方法；

　　d.委托方与试验方商定的终止试验的条件。

　　容尘量与过滤器实际容纳粉尘的重量没有直接对应关系，孤立的容尘量数据对用户没有任何意义。

可吸入颗粒物

空气中的大颗粒粉尘被人的鼻腔阻拦，小颗粒粉尘可能随气流进入气管和肺部，这些粉尘被气管和肺部的“巨噬细胞”吞食并消化，巨噬细胞吃

不净的那些细菌和病毒还会被白血球消灭掉。

　　人的鼻子的鼻毛、分泌物和黏膜可以将大多数大于10m的粉尘过滤掉，只有小于10m的颗粒物才会随气流进入气管和肺部。

因此，人们将“可

吸入颗粒物”定义为“空气中≤10m的颗粒物”。

　　空气中的全部粉尘量为“总悬浮颗粒物”，去掉10m以上的颗粒物，剩下的就是“可吸入颗粒物”，技术上标为TM10。

我们经常听到的“可吸入颗粒

物”就是这个TM10。

如果将5m以上的颗粒物去掉，剩下的“可吸入颗粒物”为TM5。

可吸入颗粒物与健康效应

浓度 mg/m3

健康效应

总悬浮颗粒物

可吸入颗粒物

>0.29

>0.20

免疫功能改变的阈浓度，居民呼吸道疾病患病率开始增加。

0.21

0.15

居住区空气日平均最高允许浓度。

<0.16

<0.11

不引起小学生免疫功能改变的阈下浓度，不引起人群呼吸道患病率增加。

化学过滤器

化学过滤器清除空气中的气体污染物。

在通风和空调领域，化学过滤器使用活性炭作为主要过滤材料。

化学过滤器典型应用场所有：

芯片厂、

核工业、飞机场、环保、博物馆等，有些家电中也使用了化学过滤材料。

化学过滤原理

　　化学过滤器有选择性地吸附有害气体分子，而不是像普通过滤器那样机械地清除杂质。

　　活性炭材料中有大量肉眼看不见的微孔，其中绝大部分微孔的孔径在5Å～500Å之间，单位材料中微孔的总内表面积可高达700～2300m2/g，

也就是说，在一个米粒大小的活性炭颗粒中，微孔的内表面积相当于一个大客厅内墙面的大小。

　　没有明显化学反应的吸附称为物理吸附，这种吸附主要靠的是范德瓦尔斯力。

空气中沸点高（常温或更高）的游离分子接触活性炭后，有

些在微孔中凝聚成液体并因毛细管原理呆在那，有些填满与分子尺寸相当的微孔而与材料成为一体。

大气中的氮气、氧气、二氧化碳、氢气、

氩气等主要成分的沸点都很低，活性炭吸附不了它们。

普通活性炭是疏水性材料，所以对水蒸汽的吸附能力也有限。

此外，活性炭还能吸附某

些空气微生物并杀死它们。

　　经化学处理而使材料与有害气体产生化学反应的吸附称化学吸附。

活性炭靠范德瓦尔斯力抓到气体分子，材料上的化学成分与污染物起反

应，生成固体成分或无害的气体。

进行化学处理的主要方法是在活性炭中均匀地掺入特定的试剂，所以经化学处理的活性炭也称“浸渍炭”。

　　使用过程中，吸附能力会不断减弱，当减弱到某一程度，过滤器报废。

如果仅为物理吸附，用加热或水蒸汽熏蒸的办法可使有害气体脱离

活性炭，使活性炭再生。

活性炭材料

　　活性炭材料分颗粒炭、纤维炭、粉炭。

纤维活性炭由含碳有机纤维制成。

它的孔径小（<50Å）、吸附容量大、吸附快、再生快。

常用的纤维基材有酚醛、植物纤维、聚丙烯腈、沥青。

吸附性能

　　吸附容量。

单位活性炭所能吸附污染物的最大量称吸附容量。

不同材料的吸附容量会不同；同一材料对不同气体的吸附容量会不同；温度、

背景浓度改变，吸附容量也会变化。

　　滞留时间。

空气在活性炭层中逗留的时间称滞留时间。

滞留时间越长，吸附越充分。

为保持足够的滞留时间，炭层要足够厚，过滤风速要

尽可能低。

　　使用寿命。

新的活性炭吸附效率高，使用中效率不断衰减，当过滤器下游有害气体接近允许的浓度极限时，过滤器报废。

报废前的使用时

间就是使用寿命，也称有效防护时间。

　　选择性。

一般说来，在物理吸附中易被吸附的有：

分子量大的气体、沸点高的气体、挥发性有机气体。

若活性炭经化学浸渍，还可以清除

平时难以对付的气体，或突出对某类气体的吸附能力。

活性炭过滤器的选用

　　影响活性炭过滤器吸附效果和使用寿命的主要因素有：

污染物的种类和浓度、气流在过滤材料中的滞留时间、空气的温度和湿度。

　　实际选用时，要根据污染物种类、浓度和处理风量等条件，确定过滤器形式和活性炭种类。

活性炭过滤器的上下游均应有好的除尘过滤器，其效率规格应不低于F7。

上游过滤器防止灰尘堵塞活性炭材料；下游过滤器拦住活性炭本身的

发尘。

计重法Arrestance　　

试验尘源为大粒径、高浓度标准粉尘。

粉尘的主要成分是经筛选的、规定地区的浮尘，再掺入规定量的细碳黑和短纤维。

大多数国家

规定使用美国亚利桑那荒漠地带的“道路尘”（ArizonaRoadDust），中国标准曾规定使用黄土高原某村落的尘土，日本标准规定

使用源于日本的“关东亚黏土”。

测量的“量”为粉尘重量。

过滤器装在标准试验风洞内，上风端连续发尘。

每隔一段时间，测量穿过过滤器的粉尘重量或过滤器上的集尘量，由此得到过滤器

在该阶段按粉尘重量计算的过滤效率。

最终的计重效率是各试验阶段效率依发尘量的加权平均值。

计重法试验的终止试验的条件为：

约定的终阻力值，或效率明显下降时。

这里的所谓“约定”是指客户与试验者间的约定，或试验

者自己的规定。

显然，约定终止试验的条件不同，计重效率值就不同。

　　终止试验时，过滤器容纳试验粉尘的重量称为“容尘量”。

　　计重法用于测量低效率过滤器，那些过滤器一般用于中央空调系统中的预过滤。

　　计重法试验是破坏性试验，不能用于制造厂的日常产品性能检验。

　　相关标准：

美国ANSI/ASHRAE52.1-1992，欧洲EN779-1993，中国GB12218-89。

比色法Dust-spot

　　试验台和试验粉尘与计重法所用相同。

粉尘“量”为采样点高效滤纸的通光量。

在过滤器前后采样，采样头上有高效滤纸，显然，过滤器前后采样点高效滤纸的污染程度会不同。

试验中，每经过一段发尘试验，

测量不发尘状态下过滤器前后采样点高效滤纸的通光量，通过比较滤纸通光量的差别，用规定计算方法得出所谓“过滤效率”。

最

终的比色效率是试验全过程各阶段效率值依发尘量的加权平均值。

　　终止试验的条件与计重法条件相似：

约定的终阻力值，或效率明显下降时。

比色法用于测量效率较高的一般通风用过滤器，空调系统中的大部分过滤器属于这种过滤器。

比色法曾是国外通行的试验方法，这

种方法逐渐被计数法所取代。

　　严格的比色法是破坏性试验。

　　相关标准：

美国ANSI/ASHRAE52.1-1992，欧洲EN779-1993。

大气尘计数法

尘源为自然大气中的“大气尘”。

粉尘的“量”为大于等于某粒径的全部颗粒物个数。

测量粉尘的仪器为普通光学或激光尘埃粒子

计数器。

效率值为新过滤器的初始效率。

　　大气尘计数法用于测量一般通风用过滤器。

其效率值只代表新过滤器的性能。

　　中国的效率分级是建立在大气尘计数法基础上的。

　　标准：

中国GB12218-89。

计数法ParticleEfficiency

　　试验台与计重法和比色法所用类似，发尘所用的高浓度试验粉尘也与计重法和比色法所用类似。

粉尘的“量”是微小粒径段颗

粒物的个数。

测量粉尘的仪器为激光粒子计数器。

　　试验过程中，在每次发尘试验的之前和之后，进行计数测量，并计算过滤器对各种粒径颗粒物的过滤效率。

当达到终止试验的

条件时停止试验。

过滤器的典型效率值是在规定粒径范围内，各阶段瞬时效率依发尘量的加权平均值。

　　欧洲标准规定，计数测量时使用的特定的多分散相液滴，如用Laskin喷管吹出的DEHS喷雾，或使用与标定计数器所用标准颗

粒物相同的Latex乳胶球。

美国规定计数测量使用漂白粉。

　　计数效率不再是个单一的数值，而是一条沿不同粒径的过滤效率曲线。

欧洲的试验表明，当试验的终阻力为450Pa时，0.4m

处的计数效率值与传统比色法效率值接近。

美国标准规定针对不同档次的过滤器测量不同粒径范围的效率值，其试验终阻力仍是

“2倍初阻力或更高”。

　　完整的计数效率测试是破坏性试验，不能用于产品的日常检验。

　　计数法效率正在取代比色法效率。

标准：

欧洲Eurovent4/9-1993，美国ASHRAE52.2-1999，欧洲PREN779

过滤器规格尺寸标注方法

◎板式过滤器及高效过滤器的标注：

宽×高×厚/效率

例如：

595×290×46/G4

宽：

过滤器安装时的水平方向尺寸mm;

高：

过滤器安装时的竖直方向尺寸mm;

厚：

过滤器安装时的沿风向方向的尺寸mm;

KLC中效过滤器的标注：

宽×高×袋长/袋数/效率/过滤器框架厚度

例如：

595×595×500/6/F5/25 290×595×500/3/F5/20

宽：

过滤器安装时的水平方向尺寸mm;

高：

过滤器安装时的竖直方向尺寸mm;

袋长：

过滤器安装时的沿风向方向的尺寸mm;

袋数：

过滤器的袋数；

框架厚度：

过滤器安装时的沿风向方向框架的厚度尺寸mm;

595×595mm系列

　袋式过滤器是中央空调和集中通风系统中最常用过滤器品种。

在发达国家，这种过滤器的名义尺寸为610×610mm（24”×24”）

对应的实际外框尺寸为595×595mm。

常用袋式过滤器尺寸与过滤风量

名义尺寸

实际边框尺寸

额定风量

实际过滤风量

占产品总数

mm（英寸）

m3/h（cfm）

m3/h

610×610（24”×24”）

592×592

3400（2000）

2500～4500

75%

305×610（12”×24”）

287×592

1700（1000）

1250～2500

15%

508×610（20”×24”）

508×592

2830（1670）

2000～4000

其它尺寸

过滤段由若干610×610mm的单元拼成。

为了排满过滤断面，在过滤段的边缘配有模数为305×610mm和508×610mm的过滤器。

◎合理确定各级过滤器效率

　　一般情况下，最末一级过滤器决定空气净化的程度，上游的各级过滤器只起保护作用，它保护下风端过滤器以延长其使用寿命，

或保护空调系统以确保其正常工作。

空调设计中，应首先根据用户的洁净要求确定最末一级过滤器的效率，然后，选择起保护作用的过滤器，如果这级过滤器亦需保护，

再在它的上风端增设过滤器。

起保护作用的过滤器统称“预过滤器”。

应妥善匹配各级过滤器的效率。

若相邻两级过滤器的效率规格相差太大，则前一级起不到保护后一级的作用；若两级相差不大，则

后一级负担太小。

　　洁净室末端KLC高效过滤器的使用寿命应为5～15年，影响使用寿命的最主要因素是预过滤器的优劣。

当使用“G～F～H～U”效率规格分类时，可方便地估计所需各级过滤器的效率。

在G2～H12中，每隔2～4档设置一级过滤器。

例

如：

G4→F7→H10，其中，末端H10（亚高效）过滤器决定送风的洁净水平，F7保护H10，G4保护F7。

洁净室末端高效（HEPA）过滤器前要有效率规格不低于F8的过滤器来保护；超高效（ULPA）过滤器前可选用F9～H11的过滤器。

中央

空调本身应有效率规格不低于F5的过滤器来保护。

在无风沙、低污染地区，F7过滤器前可不设预过滤器；在城市中央空调系统中，G3～F6是常见的初级过滤器。

究竟应设什么效率级别的预过滤器来保护后一级过滤器，这需要设计师和现场工程师将使用环境、备件费用、运行能耗、维护费用等因素综合考虑后决定。

实例

●某100级洁净室，设置了F5→F8→H10→H13四级过滤，末端H13过滤器用了8年。

●某洁净室高效过滤器前只有F5过滤器保护，用户每年都要更换高效过滤器。

●重度污染城市的某新风净化系统中过滤器设置为G3→H10，系统运行半个月后H10过滤器报废。

●某汽车喷漆流水线，过滤器设置为G3→F6→F5。

其中，末端F5为屋顶满布的过滤材料，它仅起工艺要求的均流作用；F6决定了送风

的净化水平

要点　末级过滤器的性能要可靠。

　　　预过滤器的效率规格要合理。

　　　初级过滤器的维护要方便。

　典型场所过滤器的选取

　编号

使用场所

主滤器效率

常见过滤元件

特殊要求

说明

普通中央空调中的主过滤器

F5～F7

袋式、无隔板过滤器

过滤效率合理

卫生，保护室内装潢，保护空调系统

普通中央空调中的预过滤器

G3～F5

各种便宜、使用方便的过滤器

容尘能力高，供货有保证

保护空调系统，保护下一级过滤器

高档公共场所中央空调

袋式、无隔板过滤器

－

防止风口黑渍，防止室内装潢褪色

机场航站楼

袋式、无隔板过滤器

－

旅客第一印象

学校、幼儿园

袋式、无隔板过滤器

防火

特殊安全考虑

诊室与病房

F7～F8

袋式、无隔板过滤器

－

防止交叉传染

博物馆、图书馆

袋式、无隔板过滤器

－

保护珍品

音像工作室

袋式、无隔板过滤器

－

保护光学设备和制品

10万级、1万级非均匀流洁净室

HEPA

有隔板、无隔板高效过滤器

逐台测试，无易燃材料

过滤器装在高效送风口内

100级洁净室

HEPA

或ULPA

有隔板、无隔板高效过滤器

出厂前经过逐台扫描检验

洁净室末端

一般洁净室预过滤

F8～H10

袋式、无隔板、有隔板过滤器

－

保证末端过滤器正常使用寿命

芯片厂10级、1级洁净厂房

ULPA

无隔板ULPA过滤器

扫描检验，流速均匀，无挥发物

当今对过滤器性能要求最高的过滤器

芯片厂10级、1级洁净厂房预过滤

HEPA

无隔板、有隔板过滤器

迎面风速高

保证末端过滤器的使用寿命为“一辈子”

制药行业30万级洁净厂房

F8～H10

HEPA

袋式、无隔板、有隔板过滤器

过滤器不含营养物

末端过滤器可以设在中央空调器内

负压洁净室排风过滤

HEPA

无隔板、有隔板过滤器

可靠

禁止危险物品的排放

轿车涂装流水线主过滤器

G4～F7

袋式过滤器

不含硅酮，不掉毛，阻燃

满足面漆无疵点，保护均流材料

轿车烤漆流水线主过滤器

F6～F7

耐高温有隔板过滤器

不含硅酮

工艺要求

高要求静电喷涂生产车间

F7～F8

袋式、无隔板过滤器

不含硅酮，不掉毛

保证外观无疵点

核电站排风

HEPA

有隔板、无隔板过滤器

防火、耐冲击、专门机构认证

采用中央空调的机房、交换台、中控室

F5～F7

袋式、无隔板过滤器

防止因灰尘引起的散热不良和电路故障

采用柜式空调的机房、交换台、中控室

G3～F5

简易的平板过滤器

因场地限制，柜式空调很难采用其它形式的过滤器

化纤抽丝工序

袋式过滤器

防止断丝

纺纱车间

G4～F7

袋式过滤器，静电过滤器

防止“煤灰纱”

食品工业

袋式、无隔板过滤器

无营养物

生产环境的卫生

洁净工作台，风淋室

HEPA

有隔板、无隔板高效过滤器

轧钢主电机

袋式过滤器

阻燃

防止因粉尘造成的电机故障

卷烟厂中央空调

自洁式过滤装置，袋式过滤器

国内烟草行业目前流行自洁式过滤装置

家庭中央空调

G3～G4

平板过滤器

便宜、美观

摆在超市的商品

普通家用空调

尼龙网过滤器

可清洗

阻挡纤维和粗粉尘

风沙地区预过滤

－

惯性除尘装置，水浴除尘装置，卷帘过滤器

－

清除大颗粒粉尘，只在刮风时工作

燃气轮机与离心式空压机

F7～F8

无隔板、袋式、有隔板过滤器，自洁式过滤器

抗冲击，阻燃

防止设备内部结垢、磨损、腐蚀

轴流式空压机

F5～F7

无隔板、袋式过滤器

抗冲击，阻燃

防止叶片磨损

往复式空压机、内燃机

G3～F5

袋式过滤器，滤清器，平板过滤器

抗冲击，耐超阻

防止汽缸磨损

高级轿车空调

无隔板过滤元件

－

防尘，防花粉

高档家用吸尘器

HEPA

无隔板过滤元件

结实，抗水

防止排风二次污染

洁净室用吸尘器

HEPA

无隔板过滤元件

结实，抗水

防止排风二次污染

家用空气净化器

F7～F9

HEPA

筒状和方形无隔板过滤元件

便宜，美观

摆在超市的商品

防毒面具

HEPA

无隔板过滤元件

耐温，抗水

常与活性炭组合使用

注：

“主过滤器”指最末一级的过滤器，或指定部位的过滤器。

洁净度分级

1963年，美国洁净室标准FED-STD-209中，按每立方英尺中≥0.5mm粉尘数量的最高允许浓度，将洁净室分成若干等级，如100级

、10,000级、100,000级。

世界上许多国家都加以效仿。

　　1999年，国际标准化组织ISO颁布了一项国际标准《ISO14644-1洁净室与受控洁净环境》第一部分：

空气洁净度分级。

标准

中采用了新的分级。

2001年，中国新颁布的洁净室设计标准中采用了ISO分级。

ISO洁净度等级以及与传统分级的对应关系

ISO14644

分级

最高浓度极限（颗粒数/m3）

近似对应

传统规格

0.1m

0.2m

0.3m

0.5m

1.0m

5.0m

ISO1

ISO2

100

ISO3

1000

237

102

ISO4

10000

2370

1020

352

ISO5

100000

23700

10200

3520

832

100

ISO6

1000000

237000

102000

35200

8320

293

1000

ISO7

352000

83200

2930

10000

ISO8

3520000

832000

29300

100000

ISO9

35200000

8320000

293000

电子工业和制药业是与洁净室关系最密切的两个行业。

ISO标准一出现，电子行业立刻改用ISO标准定义的洁净室级别，而制药业

目前仍沿用老的洁净级别规定。

中国1998年版GMP规范中比前一版增加了个30万级。

中国GMP规定的洁净度

洁净级别

尘粒最大允许数/m3

微生物最大允许数

相当于

ISO分级

≥0.5m

≥5m

浮游菌/m3

沉降菌/皿

100

3,500

ISO5级

10,000

350,000

2,000

100

ISO7级

100,000

3,500,000

20,000

500

ISO8级

300,000

10,000,000

60,000

A，B，C，D

　　集成电路制造业对气载分子污染物的分类。

A代表酸性气体（Acids），B代表碱性气体（Bases），C代表可凝聚化合物

（Condensables），D代表其它掺杂气体（Dopants）。

AbsoluteFilter，绝对过滤器

　　早期国外某公司为有隔板高效过滤器起的商品名，对应过滤效率99.97%（0.3mmDOP）。

ACfine（AirCleanerT

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