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1、引言
目前較多工程項目*空調(diào)的空氣處理機組在使用中很短時間內(nèi)就需更換過濾器,大大增加了用戶運行成本,同時造成原材料的浪費。因此需要設(shè)計者,工程承包者了解過濾器性能為過濾器的合理選擇成為發(fā)展的趨勢。
2、過濾器
2.1過濾機理
撞上→粘住
空氣中的塵埃粒子,或隨氣流慣性運動,或作無規(guī)則運動,或受某種場力的作用而移動。當運動中的粒子撞到障礙物時,粒子與障礙物表面間的引力使它粘在障礙物上。
纖維過濾材料
過濾材料應(yīng)能:既有效地攔截塵埃粒子,又不對氣流形成過大的阻力。非織造纖維材料和特制的紙張符合這一要求。雜亂交織的纖維形成對粒子的無數(shù)道屏障,纖維間寬闊的空間允許氣流通過。
慣性原理
大粒子在氣流中作慣性運動。氣流遇障繞行,粒子因慣性偏離氣流方向并撞到障礙物上。粒子越大,慣性力越強,撞擊障礙物的可能性越大,因此過濾效果越好。
擴散原理
小粒子作無規(guī)則運動。對無規(guī)則運動作數(shù)學處理時使用傳質(zhì)學中“擴散”理論,所以有擴散原理一說。粒子越小,無規(guī)則運動越劇烈,撞擊障礙物的機會越多,因此過濾效果越好。
效率隨塵粒大小而異
過濾器捕集粉塵的量與未過濾空氣中的粉塵量之比為“過濾效率”。小于0.1μm(微米)的粒子主要作擴散運動,粒子越小,效率越高;大于0.5μm的粒子主要作慣性運動,粒子越大,效率越高。在0.1μm與0.5μm之間,效率有一處zui低點。
阻力
纖維使氣流繞行,產(chǎn)生微小阻力。無數(shù)纖維的阻力之和就是過濾器的阻力。
過濾器阻力隨氣流量的增加而提高,通過增大過濾材料面積,可以降低穿過濾料的相對風速,以減小過濾器阻力。
過濾器對氣流形成阻力。過濾器積灰,阻力增加,當阻力增大到某一規(guī)定值時,過濾器報廢。新過濾器的阻力稱“初阻力”;對應(yīng)過濾器報廢時的阻力值稱“終阻力”。終阻力的選擇直接關(guān)系到過濾器的使用壽命、系統(tǒng)風量變化范圍、系統(tǒng)能耗。大多數(shù)情況下,終阻力是初阻力的2~4倍。
過濾器越臟,阻力增長越快。過高的終阻力值并不意味著過濾器的使用壽命會明顯延長,但它會使空調(diào)系統(tǒng)風量銳減。因此,沒有必要將終阻力值定得過高。
低效率過濾器常使用直徑≥
每個過濾段都應(yīng)安裝阻力監(jiān)測裝置。終阻力要靠儀表來判定,不能僅憑操作者的感覺。
動態(tài)性能
被捕捉的粉塵對氣流產(chǎn)生附加阻力,于是,使用中過濾器的阻力逐漸增加。被捕捉到的粉塵形成新的障礙物,于是,過濾效率略有改善。
被捕捉的粉塵大都聚集在過濾材料的迎風面上,濾料面積越大,能容納粉塵越多,過濾壽命越長。
過濾器報廢
濾料上積塵越多,阻力越大。當阻力達到設(shè)計所不允許的程度時,過濾器的壽命就終止了。有時,過大的阻力會使過濾器上已捕捉到的灰塵飛散,出現(xiàn)此情況,過濾器需要報廢。
3、潔凈設(shè)計規(guī)范
3.1潔凈等級
1963年,美國潔凈室標準FED-STD-209中,按每立方英尺中≥
1999年,標準化組織ISO頒布了一項標準《ISO14644-1 潔凈室與受控潔凈環(huán)境》*部分:空氣潔凈度分級。標準中采用了新的分級。
2001年,中國新頒布的潔凈室設(shè)計標準中采用了ISO分級。
電子工業(yè)和制藥業(yè)是與潔凈室關(guān)系zui密切的兩個行業(yè)。ISO標準一出現(xiàn),電子行業(yè)立刻改用ISO標準定義的潔凈室級別,而制藥業(yè)目前仍沿用老的潔凈級別規(guī)定。中國1998年版GMP規(guī)范中比前一版增加了個30萬級。
中國GMP規(guī)定的潔凈度
潔凈級別 塵粒zui大允許數(shù)/m3 微生物zui大允許數(shù) 相當于
ISO分級
≥
100 3,500 0 5 1 ISO5級
10,000 350,000 2,000 100 3 ISO7級
100,000 3,500,000 20,000 500 10 ISO8級
300,000 10,000,000 60,000 15
3.2凈化處理
對于有潔凈等級要求的空調(diào)機組空氣過濾器的選用布置和安裝方式,應(yīng)符合下列要求:
(1)、初效空氣過濾器不應(yīng)選用浸油式過濾器。
(2)中效空氣過濾器宜集中設(shè)置在凈化空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的正壓段。
(3)、空氣過濾器或亞空氣過濾器宜設(shè)置在凈化空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)末端。
(4)、中效、亞、空氣過濾器宜按額定風量選用。
(5)、阻力、效率相近的空氣過濾器宜設(shè)置在同一潔凈室內(nèi)。
(6)、空氣過濾器安裝方式應(yīng)簡便可靠,易于檢漏和更換。
4、過濾器合理選擇
一般情況下,zui末一級過濾器決定空氣凈化的程度,上游的各級過濾器只起保護作用,它保護下風端過濾器以延長其使用壽命,或保護空調(diào)系統(tǒng)以確保其正常工作。
空調(diào)設(shè)計中,應(yīng)首先根據(jù)用戶的潔凈要求確定zui末一級過濾器的效率,然后,選擇起保護作用的過濾器,如果這級過濾器亦需保護,再在它的上風端增設(shè)過濾器。起保護作用的過濾器統(tǒng)稱“預(yù)過濾器”。
應(yīng)妥善匹配各級過濾器的效率。若相鄰兩級過濾器的效率規(guī)格相差太大,則前一級起不到保護后一級的作用;若兩級相差不大,則后一級負擔太小。
潔凈室末端過濾器的使用壽命應(yīng)為5~15年,影響使用壽命的zui主要因素是預(yù)過濾器的優(yōu)劣。
當使用“G~F~H~U”效率規(guī)格分類時,可方便地估計所需各級過濾器的效率。在G2~H12中,每隔2~4檔設(shè)置一級過濾器。例如:G4→F7→H10,其中,末端H10(亞)過濾器決定送風的潔凈水平,F7保護H10,G4保護F7。
潔凈室末端(HEPA)過濾器前要有效率規(guī)格不低于F8的過濾器來保護;超(ULPA)過濾器前可選用F9~H11的過濾器。*空調(diào)本身應(yīng)有效率規(guī)格不低于F5的過濾器來保護。
在無風沙、低污染地區(qū),F7過濾器前可不設(shè)預(yù)過濾器;在城市*空調(diào)系統(tǒng)中,G3~F6是常見的初級過濾器。
究竟應(yīng)設(shè)什么效率級別的預(yù)過濾器來保護后一級過濾器,這需要設(shè)計師和現(xiàn)場工程師將使用環(huán)境、備件費用、運行能耗、維護費用等因素綜合考慮后決定。
過濾器的使用壽命同時還取決于過濾面積和過濾材料的選擇。過濾器中濾材的展開面積經(jīng)常是過濾器迎風面的數(shù)倍、數(shù)十倍,有時達到一百倍。過濾面積大,能容納的粉塵就多,過濾器的使用壽命就長。過濾面積大,氣流穿過材料的速度就低,過濾器的阻力就小。增加過濾面積是延長過濾器使用壽命的zui有效手段。
經(jīng)驗表明,對于同種結(jié)構(gòu)、同樣濾材的過濾器,當終阻力確定時,過濾面積增加50%,過濾器的使用壽命會延長70%~80%;面積增加一倍,過濾器的使用壽命約是原來的三倍。
使用壽命的延長還意味著維護人工費用的減少和風險的減少。此外,過濾面積增大后初阻力會降低,空調(diào)系統(tǒng)的能耗費用也會少些。對zui終用戶來說,選用過濾面積大的過濾器肯定合算。
一般通風與潔凈室用的大多數(shù)過濾器是一次性的,它們或無法清洗,或從經(jīng)濟角度上考慮不值得清洗。效率高的過濾器,使用場合都很講究,過濾器即使洗不壞,也別去洗,除非有把握*清洗干凈、清洗后性能不改變,而且有試驗手段來證明這一點。
傳統(tǒng)上有的清洗+方法是用水沖加手搓,所以可清洗過濾器的濾材要結(jié)實,如制造G2~G4效率過濾器的粗纖維材料,當然,你還要判斷過濾器輔助材料是否抗水。F6以上效率通風過濾器的過濾材料,其纖維一般在∮0.5~∮5µm之間,它不結(jié)實,經(jīng)不住揉搓,因此,F6以上的過濾器大都是一次性的。實際上,你一看材料,就能判斷出它是否能清洗。
發(fā)達國家的用戶很少去清洗過濾器,盡管有些原則上是可以清洗的,這是由于清洗過濾器的勞動強度大、勞務(wù)費用高,而過濾價格又相對低廉。
5、空調(diào)廠家過濾器配置
國內(nèi)空調(diào)廠家一般根據(jù)潔凈等級進行過濾器的選型配置:
100級凈化:板式G4(F5)+袋式F7(F8)+袋式F9+板式H13+(風道末端FFU過濾單元);
1000級凈化:板式G4(F5)+袋式F7(F8)+袋式F9+板式H11+(風道末端FFU過濾單元);
10000級凈化:板式G4(F5)+袋式F7(F8)+袋式F9+板式H11;
100000級凈化:板式G3~F5+袋式F7(F8)+袋式F9;
300000級凈化:板式G3~F5+袋式F6~F8;
舒適性空調(diào):板式G2~F5。
同時根據(jù)某些工藝要求,在空調(diào)機組內(nèi)部設(shè)置紫外線殺菌燈、活性炭過濾除臭、臭氧發(fā)生器等裝置。
小結(jié):掌握過濾器過濾原理,潔凈規(guī)范,正確的選擇過濾器,可以減少運行時反復更換過濾器的費用,過濾器的合理配置使機內(nèi)阻力減少,從而電機功率減小,則控制造價和運行費用都會大大減少。因此在現(xiàn)代建筑節(jié)能要求下,應(yīng)用于*空調(diào)機組中的過濾器選擇尤為重要。
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