Pesquisa Experimental e Análise Econômica da Vida do Filtro de Ar

Abstração

Foram realizados testes de resistência e eficiência de peso do filtro e exploradas as regras de alteração da resistência de retenção de poeira e eficiência do filtro, o consumo de energia do filtro foi calculado de acordo com o método de cálculo de eficiência energética proposto pela Eurovent 4 /11.

Verificou-se que os custos de eletricidade do filtro aumentam com o aumento do tempo de uso e resistência.

Com base na análise do custo de substituição do filtro, custo operacional e custo abrangente, é proposto um método para determinar quando o filtro deve ser substituído.

Os resultados mostraram que a vida útil real do filtro é maior do que a especificada na GB/T 14295-2008.

O tempo para substituição do filtro na construção civil em geral deve ser decidido de acordo com os custos de substituição do volume de ar e os custos de consumo de energia operacional.

Apresentações

A influência da qualidade do ar na saúde humana tornou-se uma das questões mais importantes da sociedade.

Atualmente, a poluição do ar externa representada por PM2,5 é muito grave na China.Portanto, a indústria de purificação de ar se desenvolve rapidamente, e o equipamento de purificação de ar fresco e o purificador de ar têm sido amplamente utilizados.

Em 2017, cerca de 860.000 ventiladores de ar fresco e 7 milhões de purificadores foram vendidos na China.Com a melhor conscientização de PM2.5, a taxa de utilização do equipamento de purificação aumentará ainda mais e logo se tornará um equipamento necessário na vida diária.A popularidade deste tipo de equipamento é diretamente influenciada pelo seu custo de aquisição e custo de funcionamento, pelo que é de grande importância o estudo da sua economia.

Os principais parâmetros do filtro incluem a queda de pressão, a quantidade de partículas coletadas, a eficiência da coleta e o tempo de funcionamento.Três métodos podem ser adotados para avaliar o tempo de substituição do filtro do purificador de ar fresco.A primeira é medir a mudança de resistência antes e depois do filtro de acordo com o dispositivo sensor de pressão;A segunda é medir a densidade do material particulado na saída de acordo com o dispositivo de detecção de particulados.A última é pelo tempo de funcionamento, ou seja, medindo o tempo de funcionamento do equipamento.

A teoria tradicional da substituição do filtro é equilibrar o custo de compra e o custo de operação com base na eficiência.Ou seja, o aumento do consumo de energia é causado pelo aumento da resistência e do custo de aquisição.

conforme mostrado na Figura 1

Figura 1 a curva de resistência e custo do filtro

O objetivo deste artigo é explorar a frequência de substituição do filtro e sua influência no projeto de tais equipamentos e sistemas, analisando o equilíbrio entre o custo de energia operacional causado pelo aumento da resistência do filtro e o custo de compra produzido pela substituição frequente de filtro, sob a condição de operação de pequeno volume de ar.

1. Testes de eficiência e resistência do filtro

1.1 Instalação de Teste

A plataforma de teste de filtro é composta principalmente pelas seguintes partes: sistema de duto de ar, dispositivo gerador de poeira artificial, equipamento de medição, etc., conforme mostrado na Figura 2.

Figura 2. Instalação de teste

Adotando o ventilador de conversão de frequência no sistema de duto de ar do laboratório para ajustar o volume de ar operacional do filtro, para testar o desempenho do filtro sob diferentes volumes de ar.

1.2 Amostra de Teste

Para aumentar a repetibilidade do experimento, foram selecionados 3 filtros de ar produzidos pelo mesmo fabricante.Como os filtros do tipo H11, H12 e H13 são amplamente utilizados no mercado, o filtro de grau H11 foi usado neste experimento, com o tamanho de 560 mm × 560 mm × 60 mm, tipo V, dobramento denso de fibra química, conforme mostrado na Figura 3.

Figura 2. TesteAmostra

1.3 Requisitos de Teste

De acordo com as disposições relevantes do GB/T 14295-2008 “Filtro de ar”, além das condições de teste exigidas nos padrões de teste, as seguintes condições devem ser incluídas:

1) Durante o teste, a temperatura e a umidade do ar limpo enviado para o sistema de dutos devem ser semelhantes;

2) A fonte de poeira usada para testar todas as amostras deve permanecer a mesma.

3) Antes de cada amostra ser testada, as partículas de poeira depositadas no sistema de dutos devem ser limpas com uma escova;

4) Registo das horas de funcionamento do filtro durante o ensaio, incluindo o tempo de emissão e suspensão do pó;

2. Resultado e análise do teste

2.1 Alteração da Resistência Inicial com Volume de Ar

O teste de resistência inicial foi realizado no volume de ar de 80.140.220.300.380.460.540.600.711.948 m3/h.

A mudança da resistência inicial com o volume de ar é mostrada na FIG.4.

Figura 4.A mudança da resistência inicial do filtro sob diferentes volumes de ar

2.2 A Mudança da Eficiência de Peso com a Quantidade de Pó Acumulado.

Esta passagem estuda principalmente a eficiência de filtragem de PM2.5 de acordo com os padrões de teste dos fabricantes de filtros, o volume de ar nominal do filtro é 508m3/h.Os valores de eficiência de peso medidos dos três filtros sob diferentes quantidades de deposição de poeira são mostrados na Tabela 1

Tabela 1 A mudança de parada com a quantidade de poeira depositada

O índice de eficiência de peso medido (retenção) de três filtros sob diferentes quantidades de deposição de poeira são mostrados na Tabela 1

2.3A relação entre resistência e acúmulo de poeira

Cada filtro foi usado para 9 vezes de emissão de poeira.As primeiras 7 vezes de emissão de poeira única foram controladas em cerca de 15,0g, e as 2 últimas vezes de emissão de poeira única foram controladas em cerca de 30,0g.

A variação da resistência de retenção de poeira muda com a quantidade de acúmulo de poeira de três filtros sob o fluxo de ar nominal, é mostrada na FIG.5

FIG.5

3. Análise econômica do uso do filtro

3.1 Vida útil nominal

GB/T 14295-2008 “Filtro de ar” estipula que quando o filtro opera na capacidade de ar nominal e a resistência final atinge 2 vezes a resistência inicial, o filtro é considerado como tendo atingido sua vida útil e o filtro deve ser substituído.Depois de calculada a vida útil dos filtros em condições de trabalho nominais neste experimento, os resultados mostram que a vida útil desses três filtros foi estimada em 1674, 1650 e 1518h, respectivamente, que foram respectivamente 3,4, 3,3 e 1 mês.

3.2 Análise de Consumo de Pó

A repetição do teste acima mostra que o desempenho dos três filtros é consistente, então o filtro 1 é tomado como exemplo para análise de consumo de energia.

FIGO.6 Relação entre a carga elétrica e os dias de uso do filtro (volume de ar 508m3/h)

Como o custo de reposição do volume de ar muda muito, a soma do filtro na troca e o consumo de energia também muda muito, devido ao funcionamento do filtro, conforme mostrado na FIG.7. Na figura, o custo total = custo operacional da eletricidade + custo unitário de substituição do volume de ar.

FIGO.7

Conclusões

1) A vida útil real dos filtros com pequeno volume de ar em edifícios civis em geral é muito maior do que a vida útil estipulada em GB/T 14295-2008 “Filtro de ar” e recomendada pelos fabricantes atuais.A vida útil real do filtro pode ser considerada com base na mudança da lei do consumo de energia do filtro e no custo de substituição.

2) Propõe-se o método de avaliação da substituição do filtro com base na consideração econômica, ou seja, o custo de substituição por unidade de volume de ar e o consumo de energia operacional devem ser considerados de forma abrangente para determinar o tempo de substituição do filtro.

(O texto completo foi divulgado em HVAC, Vol. 50, No. 5, pp. 102-106, 2020)