Badania eksperymentalne i analiza ekonomiczna żywotności filtra powietrza

Abstrakcja

Przeprowadzono testy rezystancji i wydajności wagowej filtra, zbadano zasady zmiany oporu zatrzymywania pyłu i wydajności filtra, obliczono energochłonność filtra zgodnie z metodą obliczania efektywności energetycznej zaproponowaną przez Eurovent 4 /11.

Stwierdzono, że koszty energii elektrycznej filtra rosną wraz ze wzrostem czasu użytkowania i oporu.

Na podstawie analizy kosztu wymiany filtra, kosztu eksploatacji oraz kosztu kompleksowego zaproponowano metodę określenia, kiedy filtr należy wymienić.

Wyniki wykazały, że rzeczywista żywotność filtra jest wyższa niż określona w GB/T 14295-2008.

Czas wymiany filtra w budynkach użyteczności publicznej powinien być ustalany na podstawie kosztów wymiany objętości powietrza i kosztów zużycia energii operacyjnej.

Wprowadzenia

Wpływ jakości powietrza na zdrowie człowieka stał się jednym z najważniejszych zagadnień poruszanych przez społeczeństwo.

Obecnie zanieczyszczenie powietrza na zewnątrz, jakim jest PM2,5, jest w Chinach bardzo poważne.Dlatego przemysł oczyszczania powietrza rozwija się szybko, a urządzenia do oczyszczania świeżego powietrza i oczyszczacze powietrza są szeroko stosowane.

W 2017 roku w Chinach sprzedano około 860 000 urządzeń wentylacyjnych i 7 milionów oczyszczaczy.Wraz z lepszą świadomością PM2,5 stopień wykorzystania sprzętu do oczyszczania będzie dalej wzrastał i wkrótce stanie się on niezbędnym wyposażeniem w życiu codziennym.Na popularność tego rodzaju sprzętu bezpośrednio wpływa koszt zakupu i eksploatacji, dlatego bardzo ważne jest zbadanie jego ekonomiczności.

Główne parametry filtra to spadek ciśnienia, ilość zebranych cząstek, skuteczność zbierania oraz czas pracy.Można zastosować trzy metody oceny czasu wymiany filtra oczyszczacza świeżego powietrza.Pierwszym z nich jest pomiar zmiany rezystancji przed i za filtrem zgodnie z czujnikiem ciśnienia;Drugi polega na pomiarze gęstości cząstek stałych na wylocie zgodnie z czujnikiem cząstek stałych.Ostatnim jest czas pracy, czyli pomiar czasu pracy sprzętu.

Tradycyjna teoria wymiany filtrów polega na zrównoważeniu kosztów zakupu i kosztów eksploatacji w oparciu o wydajność.Innymi słowy, wzrost zużycia energii spowodowany jest wzrostem rezystancji i kosztu zakupu.

jak pokazano na rysunku 1

Rysunek 1 krzywa oporu i kosztu filtra

Celem artykułu jest zbadanie częstotliwości wymiany filtrów i jej wpływu na konstrukcję takich urządzeń i systemów poprzez analizę bilansu między kosztem energii eksploatacyjnej spowodowanej wzrostem rezystancji filtrów a kosztem zakupu wynikającym z częstej wymiany filtrów. filtr, w warunkach pracy małej objętości powietrza.

1. Testy wydajności i odporności filtra

1.1 Placówka testowa

Platforma do testowania filtrów składa się głównie z następujących części: system kanałów powietrznych, urządzenie wytwarzające sztuczny pył, sprzęt pomiarowy itp., Jak pokazano na rysunku 2.

Rysunek 2. Placówka testowa

Przyjęcie wentylatora konwersji częstotliwości w systemie kanałów powietrznych laboratorium w celu dostosowania roboczej objętości powietrza filtra, a tym samym przetestowania wydajności filtra przy różnej objętości powietrza.

1.2 Próbka testowa

W celu zwiększenia powtarzalności eksperymentu wybrano 3 filtry powietrza tego samego producenta.Ponieważ filtry typu H11, H12 i H13 są szeroko stosowane na rynku, w tym eksperymencie zastosowano filtr klasy H11 o wymiarach 560 mm × 560 mm × 60 mm, gęsto składany z włókien chemicznych typu V, jak pokazano na rysunku 3.

Rysunek 2. TestowaniePróbka

1.3 Wymagania testowe

Zgodnie z odpowiednimi postanowieniami GB/T 14295-2008 „Filtr powietrza”, oprócz warunków badania wymaganych w normach testowych, należy uwzględnić następujące warunki:

1) Podczas testu temperatura i wilgotność czystego powietrza kierowanego do systemu kanałów powinny być zbliżone;

2) Źródło pyłu użyte do badania wszystkich próbek powinno pozostać takie samo.

3) Przed badaniem każdej próbki cząstki kurzu osadzające się w systemie kanałów należy oczyścić szczotką;

4) Rejestrowanie godzin pracy filtra podczas badania, w tym czasu emisji i zawiesiny pyłu;

2. Wynik testu i analiza

2.1 Zmiana początkowego oporu wraz z objętością powietrza

Wstępne badanie odporności przeprowadzono przy przepływie powietrza 80 140 220 300 380 460 540 600 711 948 m3/h.

Zmianę oporu początkowego wraz z objętością powietrza pokazano na FIG.4.

Rysunek 4.Zmiana początkowej rezystancji filtra przy różnej objętości powietrza

2.2 Zmiana wydajności wagowej wraz z ilością nagromadzonego pyłu.

Ten fragment bada głównie skuteczność filtracji PM2,5 zgodnie ze standardami testowymi producentów filtrów, znamionowa objętość powietrza filtra wynosi 508m3/h.Zmierzone wartości wydajności wagowej trzech filtrów przy różnej ilości osadzania się pyłu przedstawiono w tabeli 1

Tabela 1 Zmiana aresztu wraz z ilością osadzonego pyłu

Zmierzone wskaźniki skuteczności (zatrzymywania) wagowych trzech filtrów przy różnej wielkości osadzania pyłu przedstawiono w tabeli 1

2.3Związek między oporem a gromadzeniem się pyłu

Każdy filtr był używany do 9-krotnej emisji pyłu.Pierwsze 7 pojedynczych emisji pyłu kontrolowano przy około 15,0 g, a ostatnie 2 pojedyncze emisje pyłu kontrolowano przy około 30,0 g.

Zmienność oporu zatrzymywania pyłu zmienia się wraz z ilością nagromadzonego pyłu na trzech filtrach przy znamionowym przepływie powietrza, pokazano na RYS.5

RYS.5

3. Ekonomiczna analiza zużycia filtrów

3.1 Znamionowa żywotność

Norma GB/T 14295-2008 „Filtr powietrza” stanowi, że gdy filtr działa przy znamionowej wydajności powietrza, a opór końcowy osiąga 2-krotność oporu początkowego, uznaje się, że okres eksploatacji filtra dobiegł końca i należy go wymienić.Po obliczeniu żywotności filtrów w znamionowych warunkach pracy w tym eksperymencie, wyniki pokazują, że żywotność tych trzech filtrów została oszacowana na odpowiednio 1674, 1650 i 1518 godzin, czyli odpowiednio 3,4, 3,3 i 1 miesiąc.

3.2 Analiza zużycia proszku

Powyższy powtórny test pokazuje, że wydajność trzech filtrów jest taka sama, więc filtr 1 jest traktowany jako przykład do analizy zużycia energii.

FIGA.6 Zależność między opłatą za prąd a liczbą dni użytkowania filtra (przepływ powietrza 508m3/h)

Ponieważ koszt wymiany objętości powietrza znacznie się zmienia, suma wymiany filtra i zużycia energii również znacznie się zmienia, ze względu na działanie filtra, jak pokazano na FIG.7. Na rysunku całkowity koszt = operacyjny koszt energii elektrycznej + jednostkowy koszt wymiany objętości powietrza.

FIGA.7

Wnioski

1) Rzeczywista żywotność filtrów o małej objętości powietrza w ogólnych budynkach cywilnych jest znacznie wyższa niż żywotność określona w GB/T 14295-2008 „Air Filter” i zalecana przez aktualnych producentów.Rzeczywistą żywotność filtra można rozważyć na podstawie zmieniającego się prawa zużycia energii przez filtr i kosztu wymiany.

2) Zaproponowano metodę oceny wymiany filtra opartą na rozważaniach ekonomicznych, to znaczy koszt wymiany w przeliczeniu na jednostkę objętości powietrza i zużycie energii roboczej należy rozpatrywać kompleksowo, aby określić czas wymiany filtra.

(Pełny tekst został opublikowany w HVAC, Vol. 50, No. 5, s. 102-106, 2020)