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行業(yè)新聞

空氣過濾器壽命實驗研究及經(jīng)濟(jì)性分析

摘要 對過濾器試樣的阻力與計重效率進(jìn)行了實驗測試,探究了過濾器容塵阻力、容塵效率的變化規(guī)律,并依據(jù)Eurovent 4/11提出的能效計算方法對過濾器的能耗進(jìn)行了計算。研究發(fā)現(xiàn),過濾器產(chǎn)生的電費(fèi)隨使用時長的增加及阻力的增大而增大?;谶^濾器更換費(fèi)用、運(yùn)行電費(fèi)和綜合費(fèi)用的分析,提出了確定過濾器更換時間的方法,計算結(jié)果表明,過濾器的實際使用壽命高于GB/T 14295-2008中規(guī)定的使用壽命。對于一般民用建筑的空氣過濾器,應(yīng)當(dāng)綜合考慮單位風(fēng)量的更換成本和運(yùn)行電耗成本來確定過濾器的更換時間。

關(guān)鍵詞:空氣過濾器 壽命 容塵阻力 計重效率 電耗 更換成本

引言

空氣質(zhì)量對人體健康的影響成為社會普遍關(guān)注的重要問題之一?,F(xiàn)階段我國以細(xì)顆粒物PM2.5為代表的室外空氣污染非常嚴(yán)重,因此空氣凈化行業(yè)發(fā)展較快,新風(fēng)凈化設(shè)備、空氣凈化器等已得到較廣泛的使用。2017年我國新風(fēng)機(jī)銷量達(dá)到86萬臺左右,凈化器銷量達(dá)700萬臺。隨著人們對PM2.5認(rèn)知的提高,凈化設(shè)備使用率會進(jìn)一步增大,將成為家庭生活中的必備設(shè)備。由于該類設(shè)備購置成本和使用成本會直接影響其普及程度,因此研究其經(jīng)濟(jì)性具有較大意義。

過濾器的主要參數(shù)有壓力降和顆粒收集量及收集效率和運(yùn)行時間。目前新風(fēng)凈化器行業(yè)的過濾器更換時間一般采用3種判斷方式:一是根據(jù)壓力傳感裝置測量過濾器前后阻力變化;二是根據(jù)顆粒物傳感裝置測量出口顆粒物濃度;三是根據(jù)運(yùn)行時間,即計量機(jī)器運(yùn)行時間。

過濾器更換傳統(tǒng)理論是在滿足效率的基礎(chǔ)上,平衡考慮購置成本和使用成本,如圖1所示,也就是阻力提高導(dǎo)致能耗的增加與購置成本增加的平衡。


1 過濾器阻力和費(fèi)用關(guān)系曲線

本文目的是通過分析在小風(fēng)量運(yùn)行工況下過濾器阻力增加產(chǎn)生的運(yùn)行能耗費(fèi)用和更換過濾器產(chǎn)生的購置費(fèi)用之間的平衡關(guān)系,從而探索未來住宅等小風(fēng)量建筑中過濾器更換的頻率及對于該類設(shè)備和系統(tǒng)設(shè)計的影響。

1、過濾器效率和阻力測試

1.1 實驗裝置

過濾器測試平臺主要由以下部分構(gòu)成:風(fēng)道系統(tǒng)、人工塵發(fā)塵裝置、測量設(shè)備等,如圖2所示。利用實驗室風(fēng)道系統(tǒng)中的變頻風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)過濾器的工作風(fēng)量,用來測試不同風(fēng)量下過濾器的性能。

2 實驗裝置

1.2 實驗樣品

為了增強(qiáng)實驗的重復(fù)性,選用3個同一廠家生產(chǎn)的空氣過濾器,由于市場應(yīng)用較多的是H11,H12,H13過濾器,本次實驗選用H11級過濾器,其尺寸為560mm×560mm×60mm,化纖V型密褶式,如圖3所示。

3 過濾器樣品

1.3 實驗要求

按照GB/T 14295-2008《空氣過濾器》相關(guān)規(guī)定進(jìn)行實驗,除了測試標(biāo)準(zhǔn)中要求的試驗條件外,還要保證滿足以下幾個條件:

1)所有樣品的測試過程中,送入風(fēng)道系統(tǒng)的潔凈空氣的溫濕度相近;

2)所有樣品的測試所用的塵源保持相同;

3)每一樣品測試前,要用毛刷清理風(fēng)道系統(tǒng)中沉積的塵埃粒子;

4)記錄過濾器測試階段的工作時長,包括發(fā)塵時刻和停止發(fā)塵時刻。

依據(jù)GB/T 14295-2008《空氣過濾器》對每個受試樣品發(fā)塵量(每個發(fā)塵9次)、末級過濾器、顆粒物沉積量及過濾器阻力進(jìn)行記錄,并依據(jù)規(guī)范要求計算任意發(fā)塵過程結(jié)束時的計重效率。實驗結(jié)束后,計算平均計重效率和容塵量。

2、實驗結(jié)果及分析

2.1 初阻力隨風(fēng)量的變化

分別在80,140220300,380460540,600711,948m3/h風(fēng)量下進(jìn)行初阻力測試實驗,初阻力隨風(fēng)量的變化如圖4所示。

分別在80,140,220300,380,460,540,600,711,948m3/h風(fēng)量下進(jìn)行初阻力測試實驗,初阻力隨風(fēng)量的變化如圖4所示。

4 不同風(fēng)量下過濾器初阻力的變化

2.2 計重效率隨積塵量的變化

本文主要研究PM2.5過濾效率,根據(jù)過濾器廠家出廠測試標(biāo)準(zhǔn)要求,過濾器額定風(fēng)量為508m3/h3個過濾器不同積塵量下的計重效率測試值如表1所示。

1 計重效率隨積塵量的變化

2.3 阻力與積塵量之間的關(guān)系

每個過濾器進(jìn)行9次發(fā)塵,控制前7次單次發(fā)塵量在15.0g左右,后2次單次發(fā)塵量為30.0g左右。圖5顯示了額定風(fēng)量下3個過濾器容塵阻力隨積塵量的變化。

5 額定風(fēng)量(508m3/h)下過濾器容塵阻力隨積塵量的變化

3、過濾器使用經(jīng)濟(jì)性分析

3.1 額定使用壽命

GB/T 14295-2008《空氣過濾器》規(guī)定,過濾器額定風(fēng)量下運(yùn)行,終阻力達(dá)到初阻力的2倍時即認(rèn)為達(dá)到過濾器使用壽命,應(yīng)當(dāng)更換過濾器。計算本次實驗中過濾器額定工況下的使用壽命,估算得到3個過濾器使用時長分別為1674,1650,1518h,折算下來過濾器使用壽命分別為3.4,3.31個月。

3.2 電耗分析

前文重復(fù)性試驗表明3個過濾器性能具有一致性,因此以過濾器1為例進(jìn)行能耗分析。

以上海為例,目前實行峰谷、階梯電價,計算相對復(fù)雜,為了簡化計算,假設(shè)電價為0.6元/(kW·h),可以計算得到過濾器1產(chǎn)生的電費(fèi)隨使用天數(shù)的變化關(guān)系曲線,如圖6所示。

6 過濾器電費(fèi)與使用天數(shù)的關(guān)系(風(fēng)量508m3/h

由于單位風(fēng)量的更換成本發(fā)生了較大變化,那么更換過濾器成本和由于使用過濾器導(dǎo)致的運(yùn)行電耗成本之和發(fā)生了較大變化,更換時間也會發(fā)生較大變化,如圖7所示,圖中綜合費(fèi)用=運(yùn)行電費(fèi)+單位風(fēng)量更換費(fèi)用。

7 基于經(jīng)濟(jì)性考慮的過濾器更換示意圖

4、結(jié)論

1)一般小風(fēng)量民用建筑中過濾器的實際使用壽命遠(yuǎn)高于GB/T 14295-2008《空氣過濾器》規(guī)定的使用壽命和目前廠家推薦的使用壽命。實際使用中可以基于過濾器電耗費(fèi)用變化規(guī)律及過濾器更換成本綜合考量過濾器的實際使用壽命。

2)提出了基于經(jīng)濟(jì)性考慮的過濾器更換評價方法,即應(yīng)綜合考慮單位風(fēng)量的更換成本和運(yùn)行電耗成本來確定過濾器的更換時間。

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