提升空气质量：中效除菌过滤器在医院通风系统中的性能评估
中效除菌过滤器在医院通风系统中的性能评估
引言：空气质量对医院环境的重要性
医院作为医疗服务的核心场所，其室内空气质量直接影响患者康复、医护人员健康以及感染控制的效果。随着现代医学技术的进步和公众健康意识的提升，医院通风系统的优化已成为保障医疗环境安全的重要手段。其中，中效除菌过滤器因其良好的颗粒物拦截能力和较低的能耗，在医院通风系统中得到了广泛应用。然而，不同类型的中效过滤器在实际应用中的性能差异较大，如何科学评估其在医院空气处理系统中的作用成为当前研究的重点。
本文将围绕中效除菌过滤器的基本原理、产品参数、在医院通风系统中的具体应用及其性能评估方法展开详细分析，并结合国内外相关研究成果进行综合讨论，旨在为医院空气净化设备的选择与使用提供理论依据和技术支持。
一、中效除菌过滤器的基本原理与分类
1.1 过滤机制概述
中效除菌过滤器主要通过物理拦截、惯性碰撞、扩散效应等机制实现空气中颗粒物的去除。相较于初效过滤器（主要用于大颗粒物拦截）和高效过滤器（HEPA，用于超细颗粒物），中效过滤器在过滤效率与压降之间取得了较好的平衡，适用于需要持续运行且对能耗有一定要求的场合。
1.2 常见类型与分级标准
根据中国国家标准《GB/T 14295-2019 空气过滤器》及国际标准ISO 16890，中效过滤器通常分为F5至F9等级，对应的过滤效率范围如下：
| 过滤等级 | 按ISO 16890标准 | 效率范围（PM1~PM10） |
|---|---|---|
| F5 | ePM1 > 50% | 50%~65% |
| F6 | ePM1 > 65% | 65%~80% |
| F7 | ePM1 > 80% | 80%~90% |
| F8 | ePM1 > 90% | 90%~95% |
| F9 | ePM1 > 95% | >95% |
注：ePM1表示对直径1微米颗粒的平均过滤效率。
常见的中效过滤器材料包括合成纤维、玻璃纤维及静电增强型复合材料，结构形式主要有板式、袋式和折叠式。
二、中效除菌过滤器的关键产品参数
为了全面评估中效除菌过滤器在医院通风系统中的适用性，需对其关键参数进行分析。以下列出主要性能指标及其意义：
| 参数名称 | 定义与说明 | 典型值/范围 |
|---|---|---|
| 初始阻力 | 新安装时的风阻，影响风机能耗 | 50~250 Pa |
| 额定风量 | 设计工况下的大处理风量 | 300~3000 m³/h |
| 过滤效率 | 对特定粒径颗粒的去除能力 | 50%~95%（PM1~PM10） |
| 容尘量 | 单位面积可容纳的灰尘总量，影响更换周期 | 300~800 g/m² |
| 材质 | 决定化学稳定性、耐温性和抗湿性 | 合成纤维、玻纤等 |
| 使用寿命 | 在额定风速下可持续使用时间 | 6~12个月 |
| 是否具备抗菌涂层 | 可抑制细菌生长，提升除菌效果 | 是/否 |
| 是否静电增强 | 提高小颗粒捕获效率 | 是/否 |
以某品牌中效过滤器为例，其典型参数如下表所示：
| 型号 | 尺寸(mm) | 初始阻力(Pa) | 额定风量(m³/h) | 过滤效率(≥0.4μm) | 抗菌涂层 | 静电增强 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| ZH-F7-484 | 484×484×21 | 120 | 1200 | 85% | 是 | 是 |
| ZH-F8-610 | 610×610×21 | 150 | 1800 | 92% | 是 | 是 |
三、中效除菌过滤器在医院通风系统中的应用场景
医院通风系统涵盖手术室、ICU病房、急诊区、普通病房等多个区域，不同区域对空气质量的要求各不相同。中效除菌过滤器广泛应用于以下场景：
3.1 手术室空气处理机组（AHU）
手术室要求空气洁净度达到Class 10000级或更高（参照GB 50333-2013《医院洁净手术部建筑技术规范》）。中效过滤器常作为预过滤器，配合高效过滤器（HEPA）使用，以延长HEPA使用寿命并降低整体能耗。
3.2 ICU病房新风系统
ICU病房患者免疫力低下，空气污染易引发院内感染。中效过滤器可有效去除PM2.5、细菌孢子等污染物，改善空气质量。
3.3 普通病房与走廊通风系统
虽然对洁净度要求不如手术室严格，但普通病房仍需保持良好通风与空气流通。中效过滤器在此类环境中可有效减少病毒传播风险。
3.4 医疗器械消毒间与实验室排风系统
此类空间存在较高浓度的微生物污染风险，中效过滤器可用于初步净化后再经活性炭或UV杀菌处理，提高整体净化效率。
四、性能评估方法与实验设计
4.1 性能评估指标体系
为科学评价中效除菌过滤器在医院通风系统中的表现，应建立多维度的评估体系，包括：
| 评估维度 | 指标名称 | 测量方法 |
|---|---|---|
| 过滤效率 | PM1、PM2.5、PM10去除率 | 激光粒子计数器 |
| 细菌去除率 | 空气中菌落数下降率 | 平皿培养法 |
| 能耗表现 | 风机功耗增加量 | 功率计测量 |
| 寿命与维护周期 | 压差变化、容尘量 | 压力传感器+称重 |
| 成本效益 | 初始成本、更换频率、能耗费用 | 成本核算模型 |
4.2 实验设计案例
以某三级甲等医院手术室通风系统改造项目为例，研究人员在AHU中增设ZHIHE牌ZH-F8型中效过滤器，并设置对照组（未加装中效过滤器）进行对比实验。实验周期为6个月，采集数据如下：
| 时间点 | 过滤效率（PM2.5） | 菌落数下降率 | 风机功耗增加量（kW·h/天） | 更换周期（月） |
|---|---|---|---|---|
| 第1月 | 91% | 87% | +1.2 | – |
| 第3月 | 89% | 84% | +1.5 | – |
| 第6月 | 85% | 80% | +1.8 | 6 |
结果显示，该型号中效过滤器在半年内维持了较高的过滤效率和除菌效果，同时能耗增幅可控，具备良好的性价比。
五、国内外研究现状与比较分析
5.1 国内研究进展
近年来，国内学者在医院通风系统中引入中效过滤器的研究逐渐增多。例如：
- 李明等（2022）在《中华医院感染学杂志》发表研究指出，中效过滤器可显著降低ICU病房空气中总悬浮颗粒（TSP）浓度，平均下降幅度达62%。
- 王强等（2021）通过模拟医院通风系统测试发现，F7级中效过滤器在处理含菌空气时，细菌去除率可达85%以上，优于传统初效过滤器。
5.2 国外研究现状
国外在空气净化领域的研究起步较早，尤其在欧洲和美国已有较为成熟的标准体系。例如：
- ASHRAE Standard 52.2-2017（美国采暖制冷空调工程师协会）规定了中效过滤器的低效率报告值（MERV），其中MERV 11~13相当于我国F7~F9等级。
- European Committee for Standardization (CEN)发布的EN 779:2012标准明确了中效过滤器的分级与测试方法。
- Kujundzic E et al.（2006）在美国一所医院的研究中发现，加装中效过滤器后，空气中的真菌孢子浓度下降了近70%，显著降低了呼吸道感染的发生率。
5.3 国内外比较分析
| 比较维度 | 国内情况 | 国外情况 |
|---|---|---|
| 标准体系 | GB/T 14295、GB 50333为主 | ASHRAE、EN标准主导 |
| 应用普及程度 | 正在推广，部分大型医院已采用 | 已广泛应用于各类医疗机构 |
| 研究深度 | 多集中于临床效果评估 | 注重基础机理与长期性能研究 |
| 产品种类 | 以国产厂商为主 | 多元化，包括Camfil、AAF、Donaldson等国际品牌 |
六、中效除菌过滤器在医院通风系统中的局限性与改进方向
尽管中效除菌过滤器在医院通风系统中展现出良好的应用前景，但仍存在一些问题：
6.1 局限性分析
- 过滤效率有限：相比HEPA过滤器，中效过滤器对纳米级颗粒（如病毒）的去除能力较弱。
- 压降影响能耗：随着使用时间增长，阻力上升导致风机能耗增加。
- 抗菌能力依赖附加技术：仅靠物理拦截难以彻底杀灭病原微生物，需配合紫外线、臭氧等辅助手段。
6.2 改进方向建议
- 开发复合型中效过滤器：集成静电吸附、银离子抗菌涂层等新技术，提高除菌效率。
- 智能化监测系统：引入压差传感器与远程监控平台，实现过滤器状态实时评估与预警。
- 标准化管理流程：建立统一的医院通风系统过滤器选型、更换与维护标准。
七、结论（略去结语段落）
参考文献
-
李明, 张伟, 王芳. 中效过滤器在ICU病房空气净化中的应用研究[J]. 中华医院感染学杂志, 2022, 32(12): 1821-1825.
-
王强, 刘洋, 赵磊. 不同级别过滤器对医院空气微生物浓度的影响[J]. 环境与健康杂志, 2021, 38(3): 245-249.
-
Kujundzic E, Matalkah F, Howard CJ, et al. Airborne bacteria and antibiotic-resistant isolates in hospital indoor environments[J]. American Journal of Infection Control, 2006, 34(6): 339-344.
-
ASHRAE. ASHRAE Standard 52.2-2017, Method of Testing General Ventilation Air-Cleaning Devices for Removal Efficiency by Particle Size[S]. Atlanta: ASHRAE, 2017.
-
European Committee for Standardization. EN 779:2012, Particulate air filters for general ventilation – Determination of the filtration performance[S]. Brussels: CEN, 2012.
-
国家标准化管理委员会. GB/T 14295-2019 空气过滤器[S]. 北京: 中国标准出版社, 2019.
-
国家住房和城乡建设部. GB 50333-2013 医院洁净手术部建筑技术规范[S]. 北京: 中国计划出版社, 2013.
-
Camfil. Technical Data Sheet for Camfil City M F7 Air Filter[EB/OL]. https://www.camfil.com/, 2023.
-
AAF International. High Performance Medium Efficiency Filters[EB/OL]. https://www.aafintl.com/, 2022.
-
Donaldson Company. Filtration Solutions for Healthcare Facilities[EB/OL]. https://www.donaldson.com/, 2021.
（全文约3500字）