Ricerca sperimentale e analisi economica della durata del filtro dell'aria

Astrazione

Sono stati effettuati test sulla resistenza e sull'efficienza del peso del filtro e sono state esplorate le regole di modifica della resistenza alla tenuta della polvere e dell'efficienza del filtro, il consumo energetico del filtro è stato calcolato secondo il metodo di calcolo dell'efficienza energetica proposto da Eurovent 4 /11.

Si è riscontrato che il costo dell'elettricità del filtro aumenta con l'aumentare del tempo di utilizzo e della resistenza.

Sulla base dell'analisi del costo di sostituzione del filtro, del costo operativo e del costo complessivo, viene proposto un metodo per determinare quando il filtro deve essere sostituito.

I risultati hanno mostrato che la durata effettiva del filtro è superiore a quella specificata in GB/T 14295-2008.

Il tempo per la sostituzione del filtro nell'edilizia civile generale dovrebbe essere deciso in base ai costi di sostituzione del volume d'aria e ai costi del consumo energetico operativo.

Introduzioni

L'influenza della qualità dell'aria sulla salute umana è diventata una delle questioni più importanti per la società.

Attualmente, l'inquinamento dell'aria esterna rappresentato dal PM2.5 è molto grave in Cina.Pertanto, l'industria della purificazione dell'aria si sviluppa rapidamente e le apparecchiature per la purificazione dell'aria fresca e il purificatore d'aria sono stati ampiamente utilizzati.

Nel 2017 in Cina sono stati venduti circa 860.000 sistemi di ventilazione dell'aria fresca e 7 milioni di depuratori.Con la migliore consapevolezza del PM2.5, il tasso di utilizzo delle apparecchiature di purificazione aumenterà ulteriormente e presto diventerà un'apparecchiatura necessaria nella vita quotidiana.La popolarità di questo tipo di attrezzatura è direttamente influenzata dal suo costo di acquisto e dal costo di esercizio, quindi è di grande importanza studiarne l'economia.

I parametri principali del filtro includono la caduta di pressione, la quantità di particelle raccolte, l'efficienza di raccolta e il tempo di funzionamento.È possibile adottare tre metodi per valutare il tempo di sostituzione del filtro del purificatore d'aria fresca.Il primo consiste nel misurare la variazione di resistenza prima e dopo il filtro in base al dispositivo di rilevamento della pressione;Il secondo è misurare la densità del particolato all'uscita secondo il dispositivo di rilevamento del particolato.L'ultimo è il tempo di esecuzione, ovvero la misurazione del tempo di esecuzione dell'apparecchiatura.

La teoria tradizionale della sostituzione del filtro è quella di bilanciare il costo di acquisto e il costo di esercizio in base all'efficienza.In altre parole, l'aumento del consumo energetico è causato dall'aumento della resistenza e dal costo di acquisto.

come mostrato nella Figura 1

Figura 1 la curva della resistenza e del costo del filtro

Lo scopo di questo documento è quello di esplorare la frequenza della sostituzione del filtro e la sua influenza sulla progettazione di tali apparecchiature e sistemi, analizzando l'equilibrio tra il costo energetico operativo causato dall'aumento della resistenza del filtro e il costo di acquisto prodotto dalla frequente sostituzione di filtro, nelle condizioni operative di piccolo volume d'aria.

1. Test di efficienza e resistenza del filtro

1.1 Impianto di prova

La piattaforma di test del filtro è composta principalmente dalle seguenti parti: sistema di condotti dell'aria, dispositivo di generazione di polvere artificiale, apparecchiature di misurazione, ecc., come mostrato nella Figura 2.

Figura 2. Impianto di prova

Adottando la ventola di conversione di frequenza nel sistema di condotti dell'aria del laboratorio per regolare il volume d'aria operativo del filtro, testando così le prestazioni del filtro con diversi volumi d'aria.

1.2 Campione di prova

Per migliorare la ripetibilità dell'esperimento, sono stati selezionati 3 filtri dell'aria prodotti dallo stesso produttore.Poiché i filtri di tipo H11, H12 e H13 sono ampiamente utilizzati sul mercato, in questo esperimento è stato utilizzato il filtro di grado H11, con dimensioni di 560 mm × 560 mm × 60 mm, tipo di piegatura densa in fibra chimica di tipo v, come mostrato nella Figura 3.

Figura 2. TestCampione

1.3 Requisiti di prova

In conformità con le disposizioni pertinenti di GB/T 14295-2008 "Filtro dell'aria", oltre alle condizioni di prova richieste negli standard di prova, devono essere incluse le seguenti condizioni:

1) Durante il test, la temperatura e l'umidità dell'aria pulita inviata nel sistema di condotti devono essere simili;

2) La fonte di polvere utilizzata per testare tutti i campioni dovrebbe rimanere la stessa.

3) Prima di testare ogni campione, le particelle di polvere depositate nel sistema di condotti devono essere pulite con una spazzola;

4) Registrazione delle ore di lavoro del filtro durante la prova, compreso il tempo di emissione e sospensione della polvere;

2. Risultato del test e analisi

2.1 Modifica della resistenza iniziale con il volume d'aria

La prova di resistenza iniziale è stata effettuata al volume d'aria di 80,140,220,300,380,460,540,600,711,948 m3/h.

La variazione della resistenza iniziale con il volume d'aria è mostrata in FIG.4.

Figura 4.Il cambiamento della resistenza iniziale del filtro sotto diverso volume d'aria

2.2 La variazione dell'efficienza del peso con la quantità di polvere accumulata.

Questo passaggio studia principalmente l'efficienza di filtrazione del PM2.5 secondo gli standard di test dei produttori di filtri, il volume d'aria nominale del filtro è di 508 m3/h.I valori di efficienza ponderale misurati dei tre filtri sotto diverse quantità di deposito di polvere sono mostrati nella Tabella 1

Tabella 1 Il cambio di arresto con la quantità di polvere depositata

L'indice di efficienza del peso misurato (arresto) di tre filtri con diverse quantità di deposito di polvere è mostrato nella Tabella 1

2.3La relazione tra resistenza e accumulo di polvere

Ogni filtro è stato utilizzato per 9 volte l'emissione di polvere.Le prime 7 volte di singola emissione di polvere sono state controllate a circa 15,0 g, e le ultime 2 volte di singola emissione di polvere sono state controllate a circa 30,0 g.

La variazione della resistenza alla ritenzione della polvere cambia con la quantità di accumulo di polvere di tre filtri al di sotto del flusso d'aria nominale, come mostrato in FIG.5

FIG.5

3.Analisi economica dell'utilizzo del filtro

3.1 Vita utile nominale

GB/T 14295-2008 "Filtro dell'aria" stabilisce che quando il filtro funziona alla portata d'aria nominale e la resistenza finale raggiunge 2 volte la resistenza iniziale, si ritiene che il filtro abbia raggiunto la sua durata utile e il filtro deve essere sostituito.Dopo aver calcolato la vita utile dei filtri in condizioni di lavoro nominali in questo esperimento, i risultati mostrano che la vita utile di questi tre filtri è stata stimata rispettivamente in 1674, 1650 e 1518 ore, rispettivamente 3,4, 3,3 e 1 mese.

3.2 Analisi del consumo di polvere

Il test ripetuto sopra mostra che le prestazioni dei tre filtri sono coerenti, quindi il filtro 1 viene preso come esempio per l'analisi del consumo energetico.

FICO.6 Rapporto tra addebito elettrico e giorni di utilizzo del filtro (volume d'aria 508 m3/h)

Poiché il costo di sostituzione del volume d'aria cambia notevolmente, anche la somma del filtro al momento della sostituzione e del consumo energetico cambia notevolmente, a causa del funzionamento del filtro, come mostrato in FIG.7. Nella figura, il costo complessivo = costo dell'elettricità di esercizio + costo di sostituzione del volume d'aria unitario.

FICO.7

Conclusioni

1) La vita utile effettiva dei filtri con volume d'aria ridotto negli edifici civili generali è molto superiore alla vita utile stabilita in GB/T 14295-2008 "Filtro dell'aria" e raccomandata dagli attuali produttori.La vita utile effettiva del filtro può essere considerata in base alla legge mutevole del consumo energetico del filtro e al costo di sostituzione.

2) Viene proposto il metodo di valutazione della sostituzione del filtro basato su considerazioni economiche, ovvero il costo di sostituzione in base al volume d'aria unitario e il consumo energetico operativo devono essere considerati in modo completo per determinare il tempo di sostituzione del filtro.

(Il testo completo è stato pubblicato in HVAC, Vol. 50, No. 5, pp. 102-106, 2020)