電子製造車間對中效空氣過濾器過濾效率的技術要求解析 引言 隨著電子工業的快速發展，尤其是半導體、液晶顯示器（LCD）、印刷電路板（PCB）等高精度電子產品製造技術的進步，對生產環境的潔淨度提出了...
電子製造車間對中效空氣過濾器過濾效率的技術要求解析
引言
隨著電子工業的快速發展，尤其是半導體、液晶顯示器（LCD）、印刷電路板（PCB）等高精度電子產品製造技術的進步，對生產環境的潔淨度提出了越來越高的要求。空氣中的微粒、塵埃以及微生物可能直接影響產品的良品率和使用壽命。因此，在電子製造車間中，空氣淨化係統成為不可或缺的重要組成部分。
在空氣淨化係統中，中效空氣過濾器作為關鍵組件之一，其過濾效率直接關係到車間空氣質量的穩定性與可靠性。本文將圍繞電子製造車間對中效空氣過濾器的過濾效率技術要求進行深入解析，結合國內外相關標準、產品參數及研究文獻，係統闡述中效過濾器在該領域中的應用需求及其性能評估方法。
一、中效空氣過濾器的基本概念與分類
1.1 中效空氣過濾器的定義
中效空氣過濾器是指用於捕集空氣中懸浮顆粒物（如粉塵、花粉、細菌等），其過濾效率介於初效過濾器與高效過濾器之間的空氣過濾設備。根據中國國家標準《GB/T 14295-2008 空氣過濾器》的規定，中效過濾器的計重效率一般在60%～95%之間，適用於去除粒徑在1～10μm範圍內的顆粒物。
1.2 分類依據
按照過濾材料的不同，中效過濾器可分為以下幾類：
| 類型 | 材料 | 特點 |
|---|---|---|
| 袋式過濾器 | 合成纖維袋材 | 容塵量大，阻力低，適合大麵積使用 |
| 板式過濾器 | 無紡布、玻璃纖維 | 結構緊湊，適用於空間受限場合 |
| 折疊式過濾器 | 靜電駐極濾材 | 過濾效率高，壓損小 |
此外，還可以按安裝位置分為送風中效、回風中效等類型。
二、電子製造車間對空氣質量的要求
2.1 潔淨度等級劃分
根據國際標準ISO 14644-1《潔淨室及相關受控環境——第一部分：空氣潔淨度分級》，潔淨度等級由每立方米空氣中≥0.5μm粒子的數量決定。例如：
| 潔淨等級（ISO） | ≥0.5μm粒子數（個/m³） |
|---|---|
| ISO Class 3 | ≤1,000 |
| ISO Class 4 | ≤10,000 |
| ISO Class 5 | ≤100,000 |
| ISO Class 6 | ≤1,000,000 |
電子製造車間通常要求達到ISO Class 5或更高等級，尤其在晶圓製造、封裝測試等環節。
2.2 環境控製要素
除了粒子濃度外，電子製造車間還需控製以下因素：
- 溫濕度：一般要求溫度為22±2℃，相對濕度45%～60%
- 正壓控製：防止外部汙染進入
- 化學汙染物控製：如氨、硫化氫等氣體需通過活性炭或其他吸附材料處理
- 生物汙染控製：采用紫外線殺菌、HEPA過濾等方式
這些綜合控製措施共同構成了一個穩定的潔淨環境，而中效過濾器則承擔了其中關鍵的一環。
三、中效空氣過濾器的技術要求
3.1 過濾效率指標
過濾效率是衡量中效過濾器性能的核心指標。根據中國標準《GB/T 14295-2008》，中效過濾器的效率主要參考“大氣塵比色法”或“人工塵計重法”測定。常見效率等級如下：
| 效率等級 | 計重效率（%） | 比色效率（%） |
|---|---|---|
| Z3 | ≥70 | ≥40 |
| Z4 | ≥85 | ≥60 |
| Z5 | ≥95 | ≥80 |
注：Z代表中效，數字越大表示效率越高。
在美國ASHRAE標準中，中效過濾器對應的是MERV（Minimum Efficiency Reporting Value）等級，其中MERV 8～13屬於中效範圍。
| MERV等級 | 粒徑範圍（μm） | 過濾效率（%） |
|---|---|---|
| MERV 8 | 3–10 | 70–85 |
| MERV 10 | 1–3 | 50–65 |
| MERV 12 | 0.3–1 | 30–45 |
| MERV 13 | <0.3 | 20–30 |
3.2 初始阻力與終阻力
初始阻力指新過濾器在額定風量下的壓降值，終阻力則是當容塵量達到一定值時的壓降值。過高的阻力會增加風機能耗，降低係統效率。
| 過濾器類型 | 初始阻力（Pa） | 終阻力（Pa） |
|---|---|---|
| 袋式中效 | 50–100 | 250–300 |
| 板式中效 | 80–150 | 200–250 |
3.3 容塵量與壽命
容塵量是指過濾器在達到終阻力前能夠容納的灰塵總量，通常以g/m²表示。容塵量越高，更換周期越長，維護成本越低。
| 類型 | 容塵量（g/m²） | 使用壽命（月） |
|---|---|---|
| 袋式 | 300–600 | 6–12 |
| 板式 | 150–300 | 3–6 |
3.4 濾材性能要求
現代中效過濾器多采用靜電駐極材料，如聚丙烯熔噴無紡布，具有較高的過濾效率和較低的氣阻。同時，濾材應具備一定的耐濕性和抗撕裂性。
四、電子製造車間對中效過濾器的具體應用要求
4.1 安裝位置與組合配置
在電子製造車間中，中效過濾器通常位於空調機組內部，處於初效之後、高效之前，起到承上啟下的作用。典型配置為：
室外空氣 → 初效過濾器 → 中效過濾器 → 表冷段/加熱段 → 加濕段 → 風機段 → 高效過濾器 → 潔淨室此結構可有效延長高效過濾器的使用壽命，降低整體運行成本。
4.2 對特定汙染物的適應性
電子製造過程中可能釋放出一些特殊汙染物，如：
- 金屬粉塵（如鋁粉、銅粉）
- 有機揮發物（如異丙醇、丙酮）
- 酸堿性氣體（如HCl、NH₃）
中效過濾器應具備一定的化學穩定性和抗腐蝕能力，必要時可在濾材中添加活性炭層或化學塗層。
4.3 能耗與節能設計
在保證過濾效率的前提下，中效過濾器的設計應注重降低運行阻力，減少風機功耗。據美國ASHRAE研究表明，過濾器阻力每增加10%，風機能耗將上升約5%。
五、國內外相關標準與規範對比分析
5.1 中國標準體係
| 標準編號 | 名稱 | 內容摘要 |
|---|---|---|
| GB/T 14295-2008 | 空氣過濾器 | 規定了空氣過濾器的分類、性能測試方法及技術要求 |
| GB 50019-2015 | 工業建築供暖通風與空氣調節設計規範 | 提出了不同工業場景下的空氣處理要求 |
| JGJ 151-2014 | 潔淨廠房設計規範 | 明確了潔淨廠房中空氣過濾係統的配置原則 |
5.2 國際標準體係
| 標準名稱 | 發布機構 | 主要內容 |
|---|---|---|
| ISO 14644-1 | 國際標準化組織 | 潔淨室空氣潔淨度分級標準 |
| ASHRAE 52.2 | 美國采暖製冷與空調工程師協會 | 規定了空氣過濾器效率測試方法 |
| EN 779:2012 | 歐洲標準 | 中效過濾器測試標準，後被ISO 16890替代 |
| ISO 16890 | 國際標準化組織 | 新一代空氣過濾器測試標準，基於實際顆粒分布 |
ISO 16890標準特別強調對PM1、PM2.5、PM10等細顆粒物的過濾效率評價，更貼近實際應用場景。
六、典型產品參數與選型建議
以下為某品牌中效過濾器的產品參數示例：
| 參數項 | 數值 |
|---|---|
| 型號 | ZM-Z4-600×600 |
| 尺寸 | 600×600×46 mm |
| 濾材 | 靜電駐極熔噴無紡布 |
| 過濾效率（比色法） | ≥60% |
| 初始阻力 | 80 Pa |
| 終阻力 | 250 Pa |
| 容塵量 | 400 g/m² |
| 適用風速 | 2.5 m/s |
| 使用壽命 | 8–12個月 |
| 安裝方式 | 插入式或法蘭連接 |
選型建議：
- 若車間潔淨度要求為ISO Class 5及以上，推薦選用Z5級別或MERV 12以上的中效過濾器；
- 在潮濕環境中，應選擇防黴抗菌濾材；
- 對於有腐蝕性氣體排放的區域，建議選用帶有活性炭複合層的產品。
七、中效過濾器的檢測與維護
7.1 性能檢測方法
常用的檢測方法包括：
- 計重法：測量過濾前後收集的塵量，計算效率；
- 比色法：通過顏色變化判斷過濾效果；
- 激光粒子計數法：實時監測不同粒徑粒子數量；
- 掃描電子顯微鏡（SEM）分析：觀察濾材微觀結構。
7.2 日常維護要點
- 定期檢查壓差計讀數，判斷是否需要更換；
- 清潔外殼及周邊區域，避免二次汙染；
- 更換時注意密封性，防止漏風；
- 建立更換記錄，優化維護周期。
參考文獻
- GB/T 14295-2008. 空氣過濾器[S]. 北京：中國標準出版社，2008.
- GB 50019-2015. 工業建築供暖通風與空氣調節設計規範[S]. 北京：中國計劃出版社，2015.
- ISO 14644-1:2015. Cleanrooms and associated controlled environments — Part 1: Classification and monitoring of air cleanliness by particle concentration[S].
- ASHRAE Standard 52.2-2017. Method of Testing General Ventilation Air-Cleaning Devices for Removal Efficiency by Particle Size[S].
- ISO 16890-1:2016. Air filters for general ventilation — Part 1: Technical specifications[S].
- 王海峰, 李誌剛. 潔淨室空氣過濾器選型與維護[M]. 北京：化學工業出版社，2017.
- 張曉明, 劉偉. 電子廠房空氣淨化係統設計探討[J]. 暖通空調, 2020, 50(8): 45-49.
- American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE). HVAC Systems and Equipment Handbook. Atlanta: ASHRAE, 2020.
- European Committee for Standardization (CEN). EN 779:2012 – Particulate air filters for general ventilation – Determination of the filtration performance[S].
- Liang, Y., & Zhang, H. (2021). Performance evalsuation of Medium Efficiency Filters in Semiconductor Manufacturing Environments. Journal of Industrial Engineering, 12(3), 215–226.
