淺析中央空調機組過濾器選擇

【資料簡介】

1、引言

    目前較多工程項目中央空調的空氣處理機組在使用中很短時間內就需更換過濾器，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 小粒子作無規則運動。對無規則運動作數學處理時使用傳質學中“擴散”理論，所以有擴散原理一說。粒子越小，無規則運動越劇烈，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，產生微小阻力。無數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定值時，過濾器報廢。新過濾器的阻力稱“初阻力”；對應過濾器報廢時的阻力值稱“終阻力”。終阻力的選擇直接關系到過濾器的使用壽命、系統風量變化范圍、系統能耗。大多數情況下，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，但它會使空調系統風量銳減。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≥10mm的粗纖維濾料。由于纖維間空隙大，過大的阻力有可能將過濾器上的積灰吹散，此時，阻力不再增高，但過濾效率降為零。因此，要嚴格限制G4以下過濾器的終阻力值。 每個過濾段都應安裝阻力監測裝置。終阻力要靠儀表來判定，不能僅憑操作者的感覺。

     動態性能 被捕捉的粉塵對氣流產生附加阻力，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，出現此情況，過濾器需要報廢。　　

 3、潔凈設計規范

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≥0.5mm粉塵數量的zui高允許濃度，將潔凈室分成若干等級，如100級、10,000級、100,000級。世界上許多國家都加以效仿。

    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計標準中采用了ISO分級。

    電子工業和制藥業是與潔凈室關系zui密切的兩個行業。ISO標準一出現，電子行業立刻改用ISO標準定義的潔凈室級別，而制藥業目前仍沿用老的潔凈級別規定。中國1998年版GMP規范中比前一版增加了個30萬級。

 中國GMP規定的潔凈度
    潔凈級別 塵粒zui大允許數/m3 微生物zui大允許數 相當于
    ISO分級
    ≥0.5mm ≥5mm 浮游菌/m3 沉降菌/皿
    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機組空氣過濾器的選用布置和安裝方式，應符合下列要求：

   （1）、初效空氣過濾器不應選用浸油式過濾器。
   （2）中效空氣過濾器宜集中設置在凈化空氣調節系統的正壓段。
   （3）、空氣過濾器或亞空氣過濾器宜設置在凈化空氣調節系統末端。
   （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置在同一潔凈室內。
   （6）、空氣過濾器安裝方式應簡便可靠，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，或保護空調系統以確保其正常工作。

     空調設計中，應首先根據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過濾器。起保護作用的過濾器統稱“預過濾器”。

    應妥善匹配各級過濾器的效率。若相鄰兩級過濾器的效率規格相差太大，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為5～15年，影響使用壽命的zui主要因素是預過濾器的優劣。
   
    當使用“G～F～H～U”效率規格分類時，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。中央空調本身應有效率規格不低于F5的過濾器來保護。
   
    在無風沙、低污染地區，F7過濾器前可不設預過濾器；在城市中央空調系統中，G3～F6是常見的初級過濾器。
   
    究竟應設什么效率級別的預過濾器來保護后一級過濾器，這需要設計師和現場工程師將使用環境、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常是過濾器迎風面的數倍、數十倍，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。

    經驗表明，對于同種結構、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，空調系統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過濾器是一次性的，它們或無法清洗，或從經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，它不結實，經不住揉搓，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、勞務費用高，而過濾價格又相對低廉。

5、空調廠家過濾器配置

國內空調廠家一般根據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：板式G2～F5。

     同時根據某些工藝要求，在空調機組內部設置紫外線殺菌燈、活性炭過濾除臭、臭氧發生器等裝置。

     小結：掌握過濾器過濾原理，潔凈規范，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。因此在現代建筑節能要求下，應用于中央空調機組中的過濾器選擇尤為重要。