随着半导体制造、生物医药、精密电子等行业的快速发展，洁净室作为保障产品质量和生产安全的关键环境设施，其技术要求日益提高。高效空气过滤器（High-Efficiency Particulate Air Filter, HEPA）作为洁净室系统的核心组件之一，承担着去除空气中微粒、细菌及有害气体的关键任务。近年来，无隔板高效过滤器 （Pleated HEPA without Separator）因其结构紧凑、阻力低、容尘量高等优势，在洁净室设计中展现出良好的应用前景。
本文将从无隔板高效过滤器的技术原理、产品参数、性能特点出发，结合国内外研究进展与工程案例，探讨其在洁净室系统中的创新应用，并通过表格形式对比不同类型的高效过滤器，总结未来发展趋势。
传统高效过滤器通常采用玻璃纤维滤纸作为过滤介质，以铝箔或波纹纸为分隔片，形成“V”形褶皱结构，以增加有效过滤面积。而无隔板高效过滤器则取消了传统的金属或纸质分隔片，采用热熔胶固定滤纸折叠结构，使滤材之间保持均匀间距并形成稳定的气流通道。
该技术的优势在于：
随着洁净室对能耗控制、空间利用率及维护便利性要求的提升，传统有隔板HEPA逐渐暴露出诸如压降大、重量重、更换频繁等问题。为此，欧美国家自上世纪90年代起开始推广无隔板HEPA的应用。例如，美国Camfil Farr公司于1995年推出首款商用无隔板HEPA滤网，并迅速应用于制药与医院洁净系统中。
在中国，随着GMP（良好生产规范）、ISO 14644-1标准的普及，以及国内企业对洁净技术认知的提升，无隔板HEPA也逐步被引入到高端制造领域，成为洁净室设计的新趋势。
为了更直观地展示无隔板高效过滤器的特点，以下表1列出了常见高效过滤器类型的主要技术参数对比。
| 参数 | 有隔板HEPA | 无隔板HEPA | 超低穿透空气过滤器ULPA |
|---|---|---|---|
| 滤材材质 | 玻璃纤维 | 玻璃纤维/复合材料 | 玻璃纤维/纳米纤维 |
| 初始阻力(Pa) | 250~300 | 180~220 | 300~350 |
| 过滤效率(≥0.3μm) | ≥99.97% | ≥99.97% | ≥99.999% |
| 容尘量(mg/m²) | 1000~1500 | 1500~2000 | 1200~1800 |
| 重量(kg/m²) | 8~12 | 5~8 | 10~14 |
| 占用空间 | 较大 | 中等 | 大 |
| 更换周期 | 12~18个月 | 18~24个月 | 12~18个月 |
| 成本（相对） | 中等 | 高 | 很高 |
表1：不同类型高效过滤器主要参数对比（数据来源：ASHRAE Handbook, 2020；Camfil Technical Data Sheet）
从上表可见，无隔板HEPA在初始阻力、重量和容尘能力方面优于传统有隔板产品，尽管成本略高，但其综合性价比更高，特别适合需要长期运行且对能耗敏感的洁净室系统。
根据美国ASHRAE的研究报告《HVAC System Energy Efficiency》（2021），洁净室空调系统的能耗占整个洁净室总能耗的60%以上，其中风机能耗是主要组成部分。由于无隔板HEPA的初始压降较低，可以显著减少风机功耗。
例如，某半导体厂将原有有隔板HEPA更换为无隔板产品后，系统总压降下降约25%，节能效果达到15%以上（参考文献：ASHRAE RP-1820）。
在动态洁净环境中，如医院手术室、生物安全实验室，空气质量波动可能影响操作安全。无隔板HEPA具有更好的抗冲击性和再分散性能，能有效防止滤材破损后的颗粒释放。
德国Fraunhofer研究所（2022）通过对两种HEPA在模拟手术室环境下的测试发现，无隔板产品在连续运行200小时后，PM0.3浓度波动率仅为有隔板产品的60%。
无隔板HEPA多采用模块化设计，便于现场拆卸与更换。此外，部分新型产品集成智能监测功能，可通过压力传感器实时反馈滤网状态，实现预测性维护。
垂直层流洁净室广泛用于Class 10级（ISO Class 4）以上的洁净环境。传统设计中，使用有隔板HEPA需配备较大的送风静压箱，占用大量顶部空间。
而采用无隔板HEPA后，可缩小静压箱体积，提高吊顶空间利用率。例如，日本TOTO公司在新建半导体厂房中采用无隔板HEPA配合轻量化龙骨结构，成功将吊顶高度降低15%，同时保证气流均匀性。
FFU系统因其灵活性强、适应性强，广泛应用于改造项目或分区控制的洁净室中。无隔板HEPA凭借其轻量化和低压损特性，非常适合与FFU结合使用。
美国Thermo Fisher Scientific在其Biosafety Level 3实验室中采用了带有无隔板HEPA的FFU模块，不仅提高了空气净化效率，还降低了整体设备噪音水平至<50dB(A)（参考文献：Thermo Fisher White Paper, 2023）。
负压隔离病房对空气过滤的安全性要求极高，尤其是在疫情期间。无隔板HEPA具备较高的机械强度和耐湿性，能够承受反复消毒和高湿度环境。
中国武汉火神山医院在建设过程中即采用了国产无隔板HEPA产品，经第三方检测机构验证，其过滤效率稳定在99.98%以上，满足WHO对传染病防控的洁净要求（参考文献：《暖通空调》2020年第6期）。
美国国家标准与技术研究院（NIST）于2021年发布了一项关于高效过滤器在极端工况下性能的研究报告，指出无隔板HEPA在温度变化剧烈（-40℃~80℃）环境下仍能保持稳定过滤效率，显示出良好的环境适应性。
欧洲标准化委员会（CEN）在2022年发布的EN 1822标准修订版中，首次将无隔板HEPA纳入分类体系，并对其分级测试方法进行了规范，进一步推动其在欧洲市场的应用。
清华大学洁净技术研究中心在《洁净与空调技术》期刊中发表文章指出，无隔板HEPA在国内制药GMP车间中已取得广泛应用，尤其在冻干车间、灌装线等关键区域表现优异。
中科院过程工程研究所建立了一个基于无隔板HEPA的模块化洁净实验室平台，实现了快速部署与灵活扩展，相关成果已应用于多个高校与科研机构。
尽管无隔板高效过滤器在洁净室设计中表现出诸多优势，但仍面临一些挑战：
未来的发展方向包括：
无隔板高效过滤器以其独特的结构设计与优良的性能表现，正在逐步改变洁净室空气处理系统的格局。无论是在降低能耗、提升洁净度稳定性，还是在空间优化与智能化管理方面，都展现出显著优势。随着全球洁净技术的不断进步，无隔板HEPA将在更多行业和应用场景中发挥重要作用。未来，随着材料科学与智能制造的发展，其性能将进一步提升，应用范围也将持续拓展。
