<span></span>空气过滤器典型使用场所分析 2011-07-11
空气过滤器典型运用场所分析
1 芯片厂
当今，半导体芯片厂对消费环境空气洁净程度最挑剔，对空气过滤器的要求也最苛
刻。粘在芯片上的粉尘可能造成断路、短路而直接影响成品率。
芯片厂用的高效过滤器和风机过滤单元（FFU）出厂前要经过扫描测试。芯片厂不认钠焰法和DOP法的帐。芯片厂特别在意过滤器上可能的微量挥发元素。近几年出现了聚四氟乙烯PTFE纤维高效过滤材料，这种材料没有挥发物，但它带静电，过滤后的空气要进行电中和以消退离子，少了个隐患，多了个麻烦。
但当芯片的线宽小到0.5um时，人们发现空气中的化学污染物成了影响成品率的主要危害，于是，后建的芯厂空调系统中普遍配置了化学过滤器。芯片厂说的化学过滤器就是活性炭过滤器，它的原理和制造工艺并不复杂。很多情况下，想象师和现场人员也说不清污染物的种类和浓度，因此，芯片厂用的化学过滤器应具有两个特点：广谱吸附性能、充足多的吸附材料。如果能确定污染物种类，就可对吸附材料进行有针对性的化学处理，以增强对特定污染物的吸附能力。过滤器供应商有时还要提供相应的现场检测服务，以帮助用户确定化学过滤器的运用情况，这就要求供应商中有搞化学过滤的专家，并与权威实验室有密切的关系。
半导体工业并非“无烟工业”，它也有环境问题。为降低环境风险，有些芯片厂的排风系统也装有化学过滤器。
2 机场空调系统
飞机场是宾客对城市的第一印象，机场空调系统表明主人的实力和空调想象师的水
平。在发达国家大型机场的空调系统中，空气过滤器常见配置为：
G4～F6预过滤器→活性炭过滤器→F7末端过滤器
F7过滤器（Ashhae Dust-spot 85%）是上档次的公共场所中最常见过滤器。经过F7过滤器后，空气含尘浓度可以达到旅行景区的水平。国家标准中规定候机厅可吸入颗粒物的浓度上限为0.15mg/m3，这是从卫生角度考虑的最低要求，机场室外空气也比这个浓度低．想象中，机场空调考虑的是档次，而不仅仅是卫生．
机场有汽油味，消退气味的活性炭过滤器成了发达国家机场空调中的标准配置．这里没多少技术可言．活性炭过滤器检验机场投资者和运营者的实力．
3 洁净室末端过滤器
过滤器是通用产品，不管什么等级的洁净室，所用的高效过滤器是一样的．一但过滤器的品质一有了保证，通风参数（换气次数或平均风速）就成了决定洁净工程质量的关键因素。表3是洁净室想象时应考虑的一些因素。
表3 洁净度、通风参数与高效过滤器
ISO14644
分 级 对应传统规 格 气流形式 平均风速 （m/s） 换 气
次 数 末 端 过 滤
器 效 率 过滤器出厂
检验方法
ISO1级 ≥99.9999% 扫描
ISO2级 U 0.3～0.5 ≥99.9999% 扫描
ISO3级 1 U 0.3～0.5 ≥99.999% 扫描
ISO4级 10 U 0.3～0.5 ≥99.999% 扫描
ISO5级 100 U 0.2～0.5 ≥99.97% 总效率或扫描
ISO6级 1000 N，M 70～160 ≥99.97% 总效率或扫描
ISO7级 10000 N，M 20～70 ≥99.97% 总效率或扫描
ISO8级 100000 N，M 10～20 ≥99.97% 总效率或扫描
注：U－单向流，N－非单向流，M－单向与非单向混合流
表2中的“平均风速”只针对单向流洁净室，这种洁净室的平均风速必须压过粉尘的扩散速度。表中的“换气次数”是针对高3m左右的常规洁净而言，这个参数通常仅对非单向流和混合洁净室有意义。
目前国外高档次洁净室用的高效过滤器全部经过扫描检验，由于历史原因，有些要求不高的洁净室仍运用经过传统的总效率方法测试的过滤器。
由于详细项目的要求不同以及想象理念的差异，想象师对换气次数的平均风速选取也会不同。近几年，国内想象洁净室的换气次数有提高的趋势。
国内制药行业GMP规范中有个“30万级”。30万级的环境相当于一帆风顺的近海海面、“环境质量优”的景区。要获得30万级，多数情况下没必要加装末端高效过滤器，在空调系统中选用好一些的过滤器（效率级别F8～H10）就可以了。
“提高过滤器的过滤效率可以降低换气次数”，这是个特别可怕的念头。洁净室的主要尘源是人和装备，相比之下，经高效过滤器进入室内的粉尘量要少得多，如果通风参数相同，选用99.9999%过滤器与选用99.97%过滤器，洁净室的洁净程度不会有多少差别。单向流洁净室的平均风速至关重要，如果风速压不住粉尘扩散速度，运用再好的过滤器也白搭。
非单向流洁净室也称“乱流”洁净室，另有个形象的称呼叫稀释型（dilutiontype）洁净室。这种洁净室的平均风速远远低于粉尘扩散速度，送风仅起稀释作用，由于这类洁净室内操作人员相对地多、装备和消费过程发尘量也较大，所以过滤器效率的高低不再是洁净度的决定因素，因为最差高效过滤器的其效率也会是99.97%，它足以满意稀释室内粉尘浓度的要求。
国内曾有种观点，10万级洁净室可以选用“亚高效”过滤器（对≥0.5um粒子的过滤效率≥95%），其理由是亚高效过滤器便宜、阻力小。就价格而言，目前市场上同样尺寸规格的亚高效过滤器并不比高效过滤器便宜多少。选用亚高效过滤器时，洁净室的换气次数要明显增大，为此，空调系统要加大、过滤器的数量要增多，由此造成投资的增加远高于高效与亚高效过滤器间的差价。在消费过程中，高效过滤器要进行逐台测试，而亚高效 只进行少量抽测。两者的外观可能一样，但品质却有明显差别。在洁净室运用亚高效过滤器，这种作法只会让你花冤枉钱。
4 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粉尘数量的最高答应浓度，将洁净室分成若干等级，如100级、10,000级、100,000级。世界上很多国家都加以效仿。
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想象标准中采用了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
m?m 5.0?m 1.0?m 0.5?m 0.3?m 0.2? 0.1
ISO 1 10 2
ISO 2 100 24 10 4
ISO 3 1000 237 102 35 8 1
ISO 4 10000 2370 1020 352 83 10
ISO 5 100000 23700 10200 3520 832 29 100
ISO 6 1000000 237000 102000 35200 8320 293 1000
ISO 7 352000 83200 2930 10000
ISO 8 3520000 832000 29300 100000
ISO 9 35200000 8320000 293000
5 汽车涂装空气过滤
若5um的粉尘混入漆尘，人的肉眼就可以看到由粉尘造成的瑕点。为了保证轿车油漆质量，汽车制造厂的涂装车间（油漆车间）运用大量空气过滤器。
喷漆线一般是个很长的隧道，车身在隧道中历经各种工序。整个隧道的顶部覆盖有一层厚实的无纺布，新风穿过无纺布均匀地进入隧道。这层无纺布的作用是阻尼均流，它有些过滤作用，又是滤材厂家消费的，所以人们习惯地把它归到空气过滤器。这层阻尼材料的效率规格大致相当于F5。过滤效率高低在此其实并不重要，重要的是材料本身要均匀，出风面不能掉毛。
喷漆线的主过滤器设在阻尼层的上方，或设在空气处理机组内。主过滤器的效果规格为F5～F7，主过滤器一般为普通的袋式过滤器，决定喷漆隧道空气水平的是这一级过滤器，而不是最靠近隧道的那层阻尼材料。主过滤器之前还要有预过滤器。近些年新建涂装车间多选用进口消费线或仿造进口的消费线，所以袋式过滤器大都是592×592mm（名义尺寸24” ×24”）的通用规格。
在涂装车间的烘烤消费线上，送风温度在200℃左右，由于空气处理器中的加热装置可能发尘，所以过滤器要放在加热装置之后，这要求过滤器能够长期承受200～250℃的高温。此处过滤器的效率规格一般为F7～F8，过滤器全部都是有隔板结构，褶距约8mm的玻纤滤纸由瓦楞状的铝箔隔开。由于要耐高温，滤纸与过滤器金属外框间的粘合与密封问题是关键，密封结构要可靠，密封材料的成本又不能太高。过滤器上的密封垫多为有弹性的玻璃纤维毡垫。烘烤消费线有隔板过滤器的形状尺寸为610×610×292mm。烘烤消费线的预过滤器设在送风机组的入口端，所以没有耐温要求。预过滤器多选用效率较低的普通袋式过滤器，为了方便管理，烘烤线的预过滤器与喷漆线的预过滤器经常为同一规格型号。
硅酮是一种很好的材料，可以用来做润滑剂、粘接剂、密封材料，以至曾用做隆胸填料，汽车上到处用到硅酮。但汽车厂的涂料车间却特别忌讳硅酮，因为金属表面沾上硅酮，漆层就会起泡。涂装车间明文禁用任何硅酮，过滤器供应商应当细心检查制造过程中所用的各种材料，尤其是粘合剂，确保其中不含硅酮。
6 核电站用的过滤器
核工业消耗大量过滤器，凡核工业用的过滤器统称“核级过滤器”。从历史上讲核工业成就了诸如Cambridge、Camfil、Sofiltra、Vokes那些曾经或依然红火的过滤器公司。
为防止放射性粉尘的溢散，核电站的排风系统需要大量高效过滤器。美国标准规定这种高效过滤器的效率为：对0.3um的DOP粒子过滤效率99.97%。多数国家照搬美国标准，有些国家规定了自己的实验方法，但过滤器性能与用美国方法测出的性能相当。大多数核级高效过滤是传统形式的有隔板过滤器，其中，滤材为玻纤滤纸，隔板采用0.038mm的铝箔，外框是碳钢或不锈钢，滤纸与外框间的粘接剂为硅酮、PVC或其它耐温材料，过滤器的迎风面与背风面有金属保护网。核级过滤器的很多性能在平时属于“多余性能”，那是为意外事故时的可靠性准备的。
法国是无隔板过滤器的鼻祖，法国人 地核电站中用无隔板过滤器替代了传统有隔板过滤器，韩国和中国进咒骂了法国核电站，并各自完成了过滤器消费的本土化，除了上述三国，多数国家不敢在关键部位运用无隔板高效过滤器。
中国早期核反应堆用的高效过滤器与美国的大同小异，后来，中国引进了法国、加拿大、俄罗斯的技术。中国的核级过滤器数量不多，样式不少。
甲基碘和碘是放射性元素铀的裂变产物，为了清除空气中的甲基碘蒸汽，核电站运用大量活性炭过滤器。这类用途的活性炭材料要经过特别的化学浸渍处理，以提高对甲基碘和碘的吸附能力。习惯上，核工业用的活性炭材料称“活性炭”，活性炭过滤器称为“碘吸附器”。与普通活性炭过滤器相比。核电站用的顺炭层厚、吸附效率高、耐温顺抗震要求高。由于吸附是个放热过程，温度过高可能引燃活性炭，所以对碘吸附器有严格的耐温要求。核燃料处理厂中甲基碘和碘的浓度很高，这时就不能再运用活性炭，而是采用不燃的多孔吸附材料来制造碘吸附器。
按消耗量计算，核电站中用量最大的是一般通风用的过滤器。核电站用的通风过滤器的形式多种多样，其详细规格在建设初期就确定了，过滤器公司必须按原规格供货。除非意外，业主和供应商都不敢轻易改变原材料、制造工艺、实验方法和供货渠道。
核工业用的过滤器，其原理和结构与其它行业用的过滤器没多大差别。核工业过滤器不求高新、不搞市场经济、不侃价。安全第一，可靠第一。与其它行业相比，核工业用的过滤器要经受更多的检测项目，要经过更多的认证。那些检验和认证经常是些政府把持的、与核工业有关的专门机构来做。此外，过滤器供应商必须具有可靠的资质和信誉，得到或多或少的政府支持，还要有相当的业绩和相应的技术实力。
附录： 典型场所过滤器配置
场 所 主过滤
器效率 常 见 过 滤 元 件 特 殊 要 求 说 明
普通空调机组中的主过滤器 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
普通空调机组中的预过滤器 G3～F5 各种便宜、运用方便的过滤器 容尘能力高，供货有保证 保护空调系统，保护下一级过滤器
高档公共场所集中空调主过滤器 F7 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 F7 袋式、无隔板过滤器 旅客第一印象
学校、幼儿园 F7 袋式、无隔板过滤器 防火 特别安全考虑
诊室与病房 F7～F8 袋式、无隔板过滤器 无营养物 防止交叉感染
博物馆、图书馆 F7 袋式、无隔板过滤器 保护珍品
普通音像工作室 F7 袋式、无隔板过滤器 保护光学装备和制品
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，无营养物 过滤器装在高效送风口内
均匀流洁净室 HEPA ULPA 有隔板、无隔板高效过滤器 逐台扫描检验，流速均匀 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 保证开端过滤器正常运用寿命
芯片厂10级、1级洁净厂房 ULPA 无隔板ULPA过滤器 逐台扫描检验，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 承受高风速 保证末端过滤器的运用寿命为“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 无营养物 末端过滤器可以设在中心空调器内
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 F4～F7 袋式过滤器 不含硅酮，不掉毛，阻燃 满意面漆无疵点，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
高要求静电喷涂消费车间 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 防止核污染
采用集中空调的机房、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，很难采用其它形式的过滤器
化纤抽丝工序 F8 袋式过滤器 防断丝，防“煤灰纱”
纺纱车间 G4～F7 袋式过滤器，静电过滤器 防“煤灰纱”
食品工业 F7 袋式、无隔板过滤器 无营养物 消费环境的卫生
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 F7 袋式过滤器 阻燃 防止因粉尘造成的电机故障
卷烟厂中心空调 F7 自洁式过滤装置，传统袋式过滤器 国内烟草行业目前风行自洁式过滤装置
家庭中心空调 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 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，憎水 防止装备内部结垢、磨损、腐蚀
轴流式空压机 F5～F7 无隔板、袋式过滤器 抗冲击，憎水 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 F7 无隔板过滤元件 防尘，防花粉
高档家用吸尘器 F7 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 摆在超高的商品
防毒面具 HEPA 无隔板过滤元件 耐温，抗水 常与活性炭搭配运用
注1：“主过滤器”指系统中最末一级过滤器，或指定部位的过滤器。
注2：表中的效率规格采用欧洲现行规格，有些行业和地区不运用这种规格
注3：表中未列出压缩空气运用的过滤器，那些行业称其为“滤清器”。
引起空调性能下降造成的经济损失远远大于运用最好过滤器的费用。
- 参考资料：
空气过滤器
http://www.klcfilter.com
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