一、引言
在数据中心的空气处理系统中，中效板式过滤器扮演着至关重要的角色。它作为空气过滤系统的关键环节，能够有效拦截空气中的颗粒污染物，保障数据中心内空气的洁净度，从而为服务器等关键设备提供稳定、适宜的运行环境。合理规范地使用中效板式过滤器，不仅有助于提高数据中心的运行效率，还能延长设备的使用寿命，降低运维成本。随着数据中心规模的不断扩大以及对其可靠性要求的日益提升，深入了解和遵循中效板式过滤器的使用规范具有显著的现实意义。
二、中效板式过滤器概述
2.1 结构组成
中效板式过滤器一般由外框、滤料、分隔板以及密封条等部分组成（参考图 1）。外框作为支撑整体结构的部件，通常采用铝合金、镀锌钢板或者塑料材质。铝合金材质的外框具有质量轻、强度高以及耐腐蚀的优点；镀锌钢板外框则价格相对较低，且具备一定的防锈能力；塑料外框重量较轻，并且绝缘性能良好。滤料是过滤器的核心过滤层，常用的有玻璃纤维、合成纤维或者复合材料。玻璃纤维滤料具有过滤效率高、耐高温、化学稳定性好等特点；合成纤维滤料则成本较低，且在一定程度上能满足过滤需求；复合材料滤料综合了多种材料的优势，过滤性能更为出色。分隔板的作用是增加有效过滤面积，改善气流分布，使空气能够更均匀地通过滤料，提高过滤效率。密封条则安装在外框边缘，用于防止未经过滤的空气泄漏，确保过滤器的过滤效果。
2.2 工作原理
中效板式过滤器主要依靠机械拦截、惯性碰撞和扩散沉降等物理机制来捕捉空气中的颗粒物（Kim, J., & Lee, S. (2018). Performance evaluation of air filters for particulate matter removal. Aerosol and Air Quality Research, 18 (7), 1777-1787）。当含有颗粒物的空气通过具有一定厚度和密度的滤材时，大于设定粒径的污染物首先会被滤材的纤维机械拦截。同时，气流在通过滤材时会发生方向变化，较大粒径的颗粒由于惯性作用，难以跟随气流改变方向，从而偏离气流轨迹，撞击到纤维上并被粘结，这就是惯性碰撞机制。对于粒径较小的颗粒，它们会在气流中做无规则的布朗运动，运动过程中与滤材纤维接触并被捕获，此为扩散沉降机制。此外，在某些情况下，纤维和微粒可能带上电荷，产生静电效应，静电使粉尘改变运动轨迹并撞上障碍物，同时使粉尘在介质上粘得更牢，不过静电作用在中效板式过滤器的过滤效果中通常不起主导作用，仅起辅助作用。
三、产品参数
3.1 过滤效率
过滤效率是衡量中效板式过滤器性能的关键指标之一，通常依据 EN 779:2012 标准进行测试（EN 779:2012. Particulate air filters for general ventilation – Determination of the fractional efficiency.）。根据该标准，中效板式过滤器的过滤效率等级可分为 F5 - F8。不同等级的过滤器对不同粒径颗粒物的过滤效率有所差异，具体如下表所示：
在数据中心中，一般会根据对空气洁净度的具体要求来选择合适过滤效率等级的中效板式过滤器。例如，对于一些对空气质量要求较高的数据中心，可能会选用 F7 或 F8 等级的过滤器，以更好地去除空气中的细微颗粒物，保护设备免受污染。
3.2 初始压降与终压降
初始压降是指过滤器在全新状态下，当气流以额定风量通过时所产生的压力损失，一般按照 ASHRAE 52.2 标准进行测试（ASHRAE Standard 52.2. Method of Testing General Ventilation Air-Cleaning Devices for Removal Efficiency by Particle Size.）。中效板式过滤器的初始压降通常较低，一般≤60 Pa。较低的初始压降意味着在过滤器运行初期，风机不需要消耗过多的能量来克服阻力，从而有助于降低系统的能耗。随着过滤器使用时间的增加，滤材上会逐渐积聚灰尘等颗粒物，导致过滤器的阻力逐渐增大。当过滤器的阻力达到一定值时，就需要进行更换或清洗，这个阻力值被称为终压降。中效板式过滤器的终压降一般≤250 Pa，但在实际应用中，不同厂家的产品以及不同的使用环境可能会使终压降有所波动。当过滤器的阻力接近或达到终压降时，若不及时处理，会导致风量下降，影响空气处理效果，同时风机能耗也会大幅增加。
3.3 容尘量
容尘量是指过滤器在达到终压降之前，能够容纳灰尘等颗粒物的质量，通常依据 ISO 16890 标准进行测试（ISO 16890:2016. Air quality - General ventilation air filters for indoor air - Determination of particulate matter removal efficiency.）。中效板式过滤器的容尘量一般≥300 g/m²。容尘量的大小直接关系到过滤器的使用寿命，容尘量越大，过滤器在两次更换或清洗之间能够持续工作的时间就越长。在数据中心环境中，由于空气中可能含有较多的灰尘、机房设备磨损产生的碎屑等污染物，如果过滤器的容尘量不足，就需要频繁更换过滤器，这不仅增加了运维成本，还可能会因更换过滤器过程中短暂的空气未过滤状态，对数据中心设备造成潜在风险。
3.4 尺寸规格
中效板式过滤器的尺寸规格通常遵循标准化模块尺寸，例如常见的 610×610 mm、484×484 mm 等（GB/T 14295 - 2019. 空气过滤器.）。标准化的尺寸规格便于在空气处理机组中进行安装和更换，同时也有利于生产厂家进行规模化生产，降低成本。在实际应用中，也可以根据数据中心空气处理机组的特殊需求，定制非标准尺寸的中效板式过滤器，但定制产品的成本可能会相对较高，且交货周期可能会更长。
四、在数据中心空气处理机组中的应用
4.1 空气处理机组过滤系统架构
数据中心的空气处理机组通常采用 “初效 + 中效 + 高效” 的三段式过滤配置（清华大学建筑学院. (2022). "纳米涂层中效滤材的制备与性能研究." 建筑材料学报，25 (4), 789 - 795.）。初效过滤器主要用于拦截空气中粒径大于 10μm 的大颗粒灰尘，如树叶、昆虫残体、大颗粒的灰尘团等，常见的类型有板式和金属网式。中效过滤器处于中间层级，负责去除 3 - 10μm 范围内的细颗粒物，如花粉、尘螨、部分细菌以及工业粉尘等，常见类型有板式和袋式。高效过滤器则用于捕捉微米级及以下的颗粒，如 HEPA（高效空气过滤器）可过滤粒径≤1μm 的颗粒物，ULPA（超高效空气过滤器）甚至能过滤更微小的颗粒。中效板式过滤器在这个过滤系统架构中起到承上启下的关键作用，它能够显著提高系统整体的颗粒物去除率，同时减轻高效过滤器的负荷，延长高效过滤器的使用寿命。如果没有中效板式过滤器的有效过滤，大量的细颗粒物会直接进入高效过滤器，导致高效过滤器的容尘量快速饱和，需要频繁更换，这将大大增加运维成本和系统停机时间。
4.2 数据中心对过滤器的特殊要求
数据中心由于其设备的高精密性和对运行环境稳定性的严格要求，对中效板式过滤器有着特殊的要求。首先，数据中心内的服务器等设备在运行过程中会产生大量的热量，需要通过空气循环进行散热，这就要求过滤器具备较高的通风量，以确保足够的空气能够通过过滤器进入数据中心，维持良好的散热效果。同时，过滤器的阻力不能过高，否则会影响通风量，增加风机能耗。其次，数据中心对空气质量的要求极高，微小的颗粒物都可能会对服务器的电子元件造成损害，影响设备的正常运行和使用寿命，因此需要中效板式过滤器具有稳定且高效的过滤性能，能够持续有效地去除空气中的各类污染物。此外，数据中心通常要求设备具有较长的使用寿命和较低的维护频率，以减少因设备维护导致的停机时间，这就需要中效板式过滤器具备较高的容尘量和良好的耐久性。
五、使用规范
5.1 安装规范
在安装中效板式过滤器之前，需要仔细检查过滤器的外观，确保外框无变形、损坏，滤料无破损、褶皱等情况。同时，要确认安装位置的尺寸与过滤器的尺寸相匹配，安装框架应平整、牢固。安装过程中，应严格按照产品说明书进行操作，将过滤器正确地安装在空气处理机组的指定位置，确保过滤器与框体的压边处密封性良好，可使用密封胶或密封条进行密封处理，防止未经过滤的空气泄漏。例如，在某大型数据中心的建设中，由于安装人员未仔细检查过滤器的密封情况，导致部分空气未经过滤直接绕过过滤器进入数据中心，运行一段时间后，服务器内部积聚了大量灰尘，造成设备故障频发，经过重新检查和密封处理后，问题才得到解决。安装时还应注意过滤器的进风方向，按照过滤器上标注的箭头方向进行安装，确保气流能够正确地通过过滤器。
5.2 运行监测
在中效板式过滤器运行过程中，需要对其进行实时监测，主要监测参数包括过滤器的阻力、风量以及空气质量等。通过在过滤器前后安装压力差传感器，可以实时监测过滤器的阻力变化情况。当阻力接近终压降时，应及时安排维护人员进行检查和处理。同时，利用风速仪对通过过滤器的风量进行监测，确保风量在额定范围内。如果风量出现明显下降，可能是过滤器堵塞或风机故障等原因导致，需要及时排查。此外，还可以通过空气质量监测设备，如空气粒子计数器，对过滤后的空气进行检测，了解空气中颗粒物的浓度变化情况，评估过滤器的过滤效果。例如，某数据中心通过安装智能化的空气监测系统，能够实时获取过滤器的各项运行数据，并将数据传输至监控中心，运维人员可以根据这些数据及时发现问题并采取相应措施，有效保障了数据中心的空气处理效果和设备的稳定运行。
5.3 维护与更换
定期对中效板式过滤器进行维护是保证其正常运行和延长使用寿命的重要措施。维护内容包括对过滤器进风面进行检查，查看有无杂物堵塞情况，如有物品堵塞表面，应及时清除，以保证气流能够顺畅通过过滤器。同时，要检查滤料表面有无破损，若滤料表面破损严重，则必须更换新的滤料或更换新的过滤器重新安装。对于可清洗式滤料的过滤器，在使用一段时间后，可以按照规定的方法进行清洗。一般是用清水或含有中性洗涤剂的溶液进行冲洗，冲洗后需将滤料充分晾干，然后再重新安装使用。但需要注意的是，可清洗式滤料的过滤器允许清洗二次，之后就必须更换新的过滤器。在更换过滤器时，应选择与原过滤器型号、规格相同的产品，并严格按照安装规范进行更换操作。过滤器的更换周期一般根据其使用环境和运行情况而定，在额定风量使用条件下，通常 3 - 4 个月即需更换过滤器；若过滤器使用环境中含尘浓度较大，则更换周期还应相应缩短。例如，位于工业区附近的数据中心，由于空气中灰尘含量较高，其过滤器的更换周期可能缩短至 1 - 2 个月。
六、结论
中效板式过滤器作为数据中心空气处理机组中的关键部件，其正确的使用对于保障数据中心的空气洁净度、设备的稳定运行以及降低运维成本具有重要意义。通过了解中效板式过滤器的结构组成、工作原理、产品参数以及在数据中心空气处理机组中的应用特点，严格遵循安装、运行监测、维护与更换等使用规范，能够充分发挥中效板式过滤器的性能优势，为数据中心提供可靠的空气过滤保障。在实际应用中，数据中心的运维人员应不断加强对中效板式过滤器使用规范的学习和执行力度，同时关注过滤器行业的技术发展动态，适时采用新型、高效的过滤器产品和技术，以进一步提升数据中心的空气处理水平和运行可靠性。
参考文献
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EN 779:2012. Particulate air filters for general ventilation – Determination of the fractional efficiency.
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ASHRAE Standard 52.2. Method of Testing General Ventilation Air-Cleaning Devices for Removal Efficiency by Particle Size.
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ISO 16890:2016. Air quality - General ventilation air filters for indoor air - Determination of particulate matter removal efficiency.
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GB/T 14295 - 2019. 空气过滤器.
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Kim, J., & Lee, S. (2018). Performance evaluation of air filters for particulate matter removal. Aerosol and Air Quality Research, 18(7), 1777 - 1787.
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清华大学建筑学院. (2022). "纳米涂层中效滤材的制备与性能研究." 建筑材料学报，25 (4), 789 - 795.
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