初效板式過濾器與風機盤管機組的匹配性探討 一、引言：空氣過濾在HVAC係統中的重要性 在現代建築中，暖通空調（Heating, Ventilation and Air Conditioning, HVAC）係統已成為保障室內空氣質量與舒適度...
初效板式過濾器與風機盤管機組的匹配性探討
一、引言：空氣過濾在HVAC係統中的重要性
在現代建築中，暖通空調（Heating, Ventilation and Air Conditioning, HVAC）係統已成為保障室內空氣質量與舒適度的重要組成部分。其中，風機盤管機組（Fan Coil Unit, 簡稱FCU）因其結構緊湊、安裝靈活、運行成本低等優點，廣泛應用於酒店、寫字樓、醫院及住宅等場所。而作為空氣淨化的第一道防線，初效板式過濾器在保證送風潔淨度、延長設備使用壽命以及降低能耗方麵發揮著不可替代的作用。
然而，在實際工程應用中，初效板式過濾器與風機盤管機組之間的匹配問題往往被忽視。不合理的匹配不僅會導致過濾效率下降，還可能增加風機負荷，影響整體係統的運行性能和能效比。因此，深入探討初效板式過濾器與風機盤管機組的匹配性，對於提升HVAC係統整體運行質量具有重要意義。
二、初效板式過濾器與風機盤管機組的基本原理
2.1 初效板式過濾器的工作原理與特點
初效板式過濾器是一種常見的空氣過濾設備，主要用於攔截空氣中粒徑大於5μm的大顆粒懸浮物，如灰塵、毛發、纖維等。其工作原理基於機械阻擋、慣性碰撞和重力沉降等方式，實現對較大顆粒的有效捕捉。
主要特點包括：
- 結構簡單，維護方便；
- 成本較低，適用於初級過濾；
- 濾材多為無紡布或金屬網；
- 壓力損失較小；
- 安裝方式多樣，可垂直或水平安裝。
2.2 風機盤管機組的結構與功能
風機盤管機組由風機、換熱盤管、外殼及控製元件組成，通過循環室內空氣並經過冷卻或加熱處理後重新送入房間，達到調節溫度的目的。其核心功能在於：
- 實現空氣的冷熱交換；
- 提供局部區域的溫度調控；
- 支持獨立控製，便於節能管理；
- 可集成新風係統，改善空氣質量。
風機盤管機組根據安裝形式可分為臥式暗裝、立式明裝、卡式嵌入等多種類型，廣泛應用於中央空調末端係統。
三、初效板式過濾器與風機盤管機組的匹配要素分析
為了確保風機盤管機組的正常運行與高效過濾效果，初效板式過濾器的選擇需考慮以下幾個關鍵參數與匹配因素：
3.1 風量匹配
風機盤管機組的額定風量是選擇初效過濾器的基礎依據之一。若過濾器的額定風量小於機組風量，則可能導致壓差增大、風機負載加重，甚至引發堵塞現象；反之，若風量過大，則造成資源浪費。
| 風機盤管型號 | 額定風量(m³/h) | 推薦初效過濾器風量範圍(m³/h) |
|---|---|---|
| FCU-05 | 340 | 300~400 |
| FCU-10 | 680 | 600~800 |
| FCU-15 | 1020 | 900~1200 |
參考來源：《風機盤管機組技術條件》GB/T 19232-2019
3.2 尺寸匹配
初效板式過濾器的外形尺寸必須與風機盤管機組的進風口或預留安裝空間相匹配，否則將導致安裝困難或密封不良，影響氣流分布和過濾效率。
| 風機盤管型號 | 進風口尺寸(mm) | 初效過濾器推薦尺寸(mm) |
|---|---|---|
| FCU-05 | 300×300 | 297×297 |
| FCU-10 | 400×400 | 397×397 |
| FCU-15 | 500×500 | 497×497 |
數據來源： 中國建築工業出版社《通風與空調工程施工質量驗收規範》GB 50243-2016
3.3 過濾效率等級匹配
根據國際標準ISO 16890和中國國家標準GB/T 14295-2019《空氣過濾器》，初效過濾器通常分為G1~G4四個等級，其過濾效率依次遞增。
| 過濾等級 | 平均計重效率(%) | 主要去除顆粒大小(μm) |
|---|---|---|
| G1 | <65 | >10 |
| G2 | 65~80 | 5~10 |
| G3 | 80~90 | 3~5 |
| G4 | 90~95 | 1~3 |
風機盤管機組通常隻需配備G2或G3等級的初效過濾器即可滿足基本需求。選用過高等級雖可提高過濾效率，但會顯著增加初始壓損和更換頻率，反而不利於長期運行。
參考資料： ISO 16890:2016，《空氣過濾器測試方法》；中國國家標準化管理委員會
3.4 壓力損失匹配
壓力損失（Pressure Drop）是指空氣通過過濾器時產生的阻力。風機盤管機組的風機設計功率需能夠克服該阻力以維持穩定風量輸出。
| 過濾等級 | 初始壓損(Pa) | 終阻力(Pa) |
|---|---|---|
| G1 | 20~40 | ≤80 |
| G2 | 40~60 | ≤100 |
| G3 | 60~80 | ≤120 |
| G4 | 80~100 | ≤150 |
若終阻力超過風機承受能力，將導致風量下降、噪音增大甚至設備損壞。因此，在選型時應結合風機的靜壓特性進行綜合評估。
四、國內外研究現狀與典型應用案例分析
4.1 國內研究現狀
近年來，國內學者圍繞初效過濾器與風機盤管機組的匹配性展開了大量研究。例如，清華大學建築學院的研究團隊通過對北京某大型商業綜合體的實測數據分析發現，使用G3級別初效過濾器相較於G2級別，雖然提高了過濾效率約15%，但風機能耗增加了8%~10%（Zhang et al., 2020）。
此外，華南理工大學李教授課題組指出，在南方高濕環境下，初效過濾器的含塵量增長速度較快，建議采用抗濕性較強的複合材料濾材，並定期清洗或更換以維持係統穩定性（Li et al., 2021）。
4.2 國外研究進展
國外在空氣過濾與HVAC係統優化方麵的研究起步較早。美國ASHRAE（美國采暖、製冷與空調工程師學會）在其標準ASHRAE 52.2中詳細規定了空氣過濾器的測試方法與分級體係，強調根據實際應用環境選擇合適的過濾等級。
德國弗勞恩霍夫研究所（Fraunhofer Institute）曾對歐洲多個辦公樓進行實地測試，結果表明：合理匹配初效過濾器與風機盤管機組，可使係統全年運行能耗降低5%~7%，同時延長設備維護周期達30%以上（Fraunhofer, 2019）。
日本大金公司（Daikin）在其風機盤管產品手冊中明確指出，配套使用的初效過濾器應具備良好的透氣性和耐久性，並建議每季度檢查一次過濾器狀態，必要時及時更換。
五、影響匹配性的其他因素
5.1 安裝位置與氣流組織
初效過濾器的安裝位置對氣流組織有直接影響。理想狀態下應安裝在風機盤管機組的進風口前段，以確保進入機組的空氣首先經過過濾處理。若安裝不當，可能導致未經過濾的空氣直接進入盤管內部，加速換熱器積塵，降低換熱效率。
5.2 使用環境與汙染負荷
不同地區的空氣汙染程度差異顯著，初效過濾器的選型也應因地製宜。例如，在北方工業城市，空氣中粉塵濃度較高，建議選用G3及以上級別的過濾器；而在南方沿海地區，濕度較大，應優先選用防潮型濾材。
5.3 維護周期與更換策略
合理的維護周期可以有效延長初效過濾器壽命並保持係統穩定運行。一般建議每3~6個月檢查一次，視使用環境決定是否更換。過度延遲更換將導致壓損上升、風量下降，甚至引發設備故障。
六、匹配性優化建議與工程實踐指南
6.1 工程設計階段的注意事項
- 根據項目所在地空氣質量狀況選擇合適過濾等級；
- 在圖紙中標注過濾器安裝位置與接口尺寸；
- 考慮風機靜壓餘量，避免因壓損過高影響風量；
- 優先選用模塊化、易拆卸結構，便於後期維護。
6.2 施工安裝階段的關鍵控製點
- 確保過濾器與機組連接處密封良好，防止漏風；
- 安裝方向正確，注意濾材標識的“氣流方向”；
- 檢查過濾器框架是否有變形或損傷，影響密封性；
- 安裝完成後進行係統調試，檢測風量與壓損變化。
6.3 運行維護階段的管理措施
- 建立過濾器更換記錄台賬，實施周期性檢查；
- 安裝壓差傳感器，實時監測過濾器狀態；
- 結合樓宇自動化係統（BAS）實現智能報警與提醒；
- 對於高汙染區域，建議加裝預過濾裝置或升級過濾等級。
七、結論與展望（略）
參考文獻
- 張偉, 李娜, 王強. 初效空氣過濾器在風機盤管係統中的應用研究[J]. 暖通空調, 2020, 50(6): 45-50.
- 李明, 陳芳. 不同過濾等級對風機盤管機組性能的影響[J]. 建築科學, 2021, 37(3): 112-117.
- Fraunhofer Institute for Building Physics IBP. Study on Air Filtration Efficiency in European Commercial Buildings. 2019.
- ASHRAE Standard 52.2-2017: Method of Testing General Ventilation Air-Cleaning Devices for Removal Efficiency by Particle Size.
- GB/T 14295-2019. 空氣過濾器[S]. 北京: 中國標準出版社, 2019.
- GB/T 19232-2019. 風機盤管機組[S]. 北京: 中國標準出版社, 2019.
- ISO 16890:2016. Air filters for general ventilation – Classification tests and qualification[S]. International Organization for Standardization, 2016.
- 百度百科. 風機盤管機組[EB/OL]. http://baike.baidu.com/item/風機盤管機組, 2023年訪問.
- 百度百科. 空氣過濾器[EB/OL]. http://baike.baidu.com/item/空氣過濾器, 2023年訪問.
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