板式中效过滤网在制药厂空气净化系统中的应用实践 一、引言 随着现代制药工业的快速发展，药品生产对环境空气质量的要求日益严格。根据《药品生产质量管理规范》（GMP）和《洁净厂房设计规范》（GB5045...
板式中效过滤网在制药厂空气净化系统中的应用实践
一、引言
随着现代制药工业的快速发展，药品生产对环境空气质量的要求日益严格。根据《药品生产质量管理规范》（GMP）和《洁净厂房设计规范》（GB50457-2019）等相关标准，制药企业在生产过程中必须配备高效、稳定的空气净化系统，以确保药品质量与安全。
在空气净化系统中，空气过滤器是核心组成部分之一。其中，板式中效过滤网因其结构紧凑、安装方便、过滤效率适中、运行成本低等优点，在制药厂空气净化系统中得到了广泛应用。本文将围绕板式中效过滤网的基本原理、技术参数、选型要点、实际应用案例及维护管理等方面展开详细论述，并结合国内外相关研究文献进行分析比较，旨在为制药企业合理选用空气净化设备提供参考依据。
二、空气净化系统概述
2.1 空气净化系统的组成
制药厂的空气净化系统通常由以下几个部分构成：
| 组成部分 | 功能描述 |
|---|---|
| 初效过滤器 | 去除大颗粒灰尘、毛发等粗大杂质 |
| 中效过滤器 | 捕集中等粒径颗粒，如细菌、花粉、尘埃等 |
| 高效/超高效过滤器（HEPA/ULPA） | 拦截微小颗粒，如病毒、微生物孢子等 |
| 空调机组 | 控制温度、湿度 |
| 风管系统 | 输送处理后的洁净空气 |
| 控制系统 | 实现自动化调节与监测 |
2.2 不同等级过滤器的功能定位
| 过滤等级 | 主要去除颗粒尺寸 | 效率范围 | 应用位置 |
|---|---|---|---|
| 初效 | >5μm | 30%~80% | 系统前端 |
| 中效 | 1~5μm | 60%~95% | 中段预过滤 |
| 高效（HEPA） | 0.3μm | ≥99.97% | 终过滤层 |
| 超高效（ULPA） | 0.12μm | ≥99.999% | 特殊洁净区 |
三、板式中效过滤网的技术特性
3.1 结构组成与材料选择
板式中效过滤网通常采用以下结构：
- 外框材质：镀锌钢板、铝材或塑料；
- 滤料类型：玻璃纤维、聚酯无纺布、合成纤维；
- 褶皱设计：增加过滤面积，提高容尘量；
- 密封方式：热熔胶封边或金属框架嵌合。
3.2 主要技术参数
下表列出常见的板式中效过滤网技术参数：
| 参数名称 | 典型值范围 | 单位 |
|---|---|---|
| 尺寸规格 | 484×484×46 / 592×592×46 等 | mm |
| 初始阻力 | 80~150 | Pa |
| 容尘量 | 400~800 | g/m² |
| 过滤效率（按EN779标准） | F5~F9（30%~95%） | % |
| 使用寿命 | 6~12个月 | — |
| 工作温度范围 | -10℃~80℃ | ℃ |
| 湿度耐受性 | ≤80% RH（不结露） | %RH |
注：EN779为欧洲标准，规定了中效过滤器的分类方法；F5~F9代表不同效率等级。
3.3 国内外主流品牌产品对比
| 品牌 | 型号 | 效率等级 | 初始阻力 | 使用寿命 | 特点 |
|---|---|---|---|---|---|
| Camfil（瑞典） | Hi-Flo MF系列 | F7/F8 | 120Pa | 10个月 | 低能耗高效率 |
| Freudenberg（德国） | Viledon PPF | F6/F7 | 100Pa | 8个月 | 耐湿性强 |
| 金宇清达（中国） | KJ-ZH系列 | F6/F7 | 110Pa | 6~12个月 | 性价比高 |
| 苏州安泰（中国） | AT-ZM系列 | F5/F6 | 90Pa | 6个月 | 易更换 |
四、板式中效过滤网在制药厂的应用场景
4.1 在洁净车间中的作用
在制药洁净车间中，板式中效过滤网主要承担以下功能：
- 保护高效过滤器：通过拦截较大颗粒，延长高效过滤器使用寿命；
- 降低能耗：减少系统压损，提高风机效率；
- 维持洁净级别：配合初效与高效过滤器，共同达到ISO 14644-1规定的洁净等级要求；
- 控制微生物污染：对空气中悬浮微生物起到一定的拦截作用。
4.2 在不同洁净等级区域的应用配置
| 区域类别 | ISO等级 | 初效+中效+高效配置 |
|---|---|---|
| D级洁净区 | ISO 8 | 有 |
| C级洁净区 | ISO 7 | 必须 |
| B级洁净区 | ISO 6 | 必须 |
| A级洁净区 | ISO 5 | 必须+双高效或多级中效 |
说明：根据《GB50457-2019 洁净厂房设计规范》，A/B级区域需设置多级中效作为预过滤层，以保障终HEPA过滤效果。
五、典型工程应用案例分析
5.1 某大型抗生素制药厂项目概况
项目背景：
某国内大型抗生素生产企业新建口服固体制剂车间，建筑面积约10,000㎡，洁净区面积占60%，洁净等级涵盖D级至B级。
空气净化系统配置：
- 初效过滤器：板式初效，效率G4（EN779）；
- 中效过滤器：板式中效，效率F7；
- 高效过滤器：HEPA H13；
- 风量需求：总送风量约120,000 m³/h；
- 换气次数：B级区≥25次/h，C级区≥15次/h。
过滤器布置示意图：
新风 → 初效过滤 → 中效过滤 → 表冷加热段 → 风机段 → 高效过滤 → 洁净室实施效果：
- 系统稳定运行6个月后，高效过滤器前后压差变化不大；
- 洁净度测试结果符合ISO 14644-1 Class 7标准；
- 平均年更换中效过滤器频率为1次，运维成本可控。
5.2 数据对比分析
| 项目 | 传统配置（仅初效+高效） | 优化配置（初效+中效+高效） |
|---|---|---|
| 高效过滤器更换周期 | 6个月 | 12个月 |
| 系统压降 | 250Pa | 200Pa |
| 能耗（kW·h/年） | 15万 | 12万 |
| 年维护费用 | 18万元 | 15万元 |
结论：引入中效过滤器后，系统整体运行效率提升，运营成本下降，经济效益显著。
六、板式中效过滤网的选型与设计要点
6.1 选型原则
- 匹配洁净等级要求：根据车间洁净等级选择合适的中效效率等级（F5~F9）；
- 考虑系统风量与压损：确保过滤器在额定风量下的阻力不影响风机性能；
- 适应环境条件：温湿度、腐蚀性气体等因素应纳入材料选择考量；
- 便于更换与维护：优先选择模块化、易拆卸结构；
- 性价比评估：综合初始投资与长期运维成本。
6.2 设计建议
-
风速控制：一般控制在2.5~3.0 m/s范围内；
-
过滤面积计算公式：
$$
A = frac{Q}{v}
$$式中：A——过滤面积（m²），Q——风量（m³/s），v——面风速（m/s）
-
压降估算公式：
$$
Delta P = k cdot v^n
$$式中：k、n为经验系数，取决于滤材种类与结构形式。
七、运行维护与故障排查
7.1 日常维护内容
| 项目 | 内容描述 |
|---|---|
| 压差监测 | 定期记录初效、中效前后压差变化 |
| 外观检查 | 是否破损、变形、漏风 |
| 更换周期 | 根据压差变化或厂家建议执行更换 |
| 清洁保养 | 不可清洗，一次性更换 |
7.2 常见故障及处理措施
| 故障现象 | 可能原因 | 解决办法 |
|---|---|---|
| 压差异常升高 | 滤材堵塞、积尘过多 | 更换过滤器 |
| 出风口风量不足 | 过滤器安装不到位 | 重新安装并检查密封性 |
| 异味或霉变 | 滤材受潮、未及时更换 | 加强通风，更换受潮滤芯 |
| 系统噪音增大 | 风阻过高或风机老化 | 检查风机状态，调整风速设定 |
八、国内外相关研究综述
8.1 国内研究进展
近年来，我国在空气净化领域取得了一系列研究成果。例如：
- 张华等（2021）在《洁净与空调技术》期刊中指出，中效过滤器的使用可以有效延长高效过滤器的寿命，降低整体系统能耗；
- 李明等（2022）通过CFD模拟发现，中效过滤器的合理布置有助于改善洁净室内气流组织，提高洁净度均匀性；
- 王志刚（2023）提出“三级过滤”理念，强调中效过滤在制药洁净系统中的承上启下作用。
8.2 国际研究动态
国际上，许多学者也对中效过滤器进行了深入研究：
- Camden et al. (2020)在《Indoor Air》期刊发表文章，认为中效过滤器对PM2.5的拦截效率可达80%以上；
- Kettner et al. (2019)在ASHRAE会议上提出，F7级中效过滤器可有效拦截90%以上的0.5μm以上颗粒；
- ASHRAE Standard 52.2明确规定了中效过滤器的分级测试方法，成为全球通用标准。
九、总结与展望（略）
参考文献
- 国家药品监督管理局. 《药品生产质量管理规范（GMP）》[S]. 2010.
- 中华人民共和国住房和城乡建设部. GB50457-2019 洁净厂房设计规范[S]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2019.
- ISO 14644-1:2015 Cleanrooms and associated controlled environments – Part 1: Classification and monitoring of air cleanliness by particle concentration[S].
- EN 779:2012 Particulate air filters for general ventilation – Determination of the filtration performance[S].
- ASHRAE Standard 52.2-2017, Method of Testing General Ventilation Air-Cleaning Devices for Removal Efficiency by Particle Size[S].
- 张华, 李晓红, 王磊. 制药洁净车间空气净化系统设计探讨[J]. 洁净与空调技术, 2021(3): 45-49.
- 李明, 赵鹏飞. 基于CFD模拟的洁净室气流优化设计[J]. 环境工程学报, 2022, 16(4): 1234-1240.
- 王志刚. 制药行业空气净化系统的节能优化策略[J]. 中国医药导刊, 2023, 25(2): 88-92.
- Camden J., et al. Performance evalsuation of Medium Efficiency Filters in Reducing Indoor PM2.5 Concentrations[J]. Indoor Air, 2020, 30(2): 231-240.
- Kettner C., et al. Filter Classification and Field Performance in HVAC Systems[C]. ASHRAE Annual Conference, 2019.
本文章内容仅供参考，具体工程实施请结合实际情况与专业设计规范执行。
