Экспериментальные исследования и экономический анализ срока службы воздушного фильтра

Абстракция

Были проведены испытания сопротивления и весовой эффективности фильтра, а также изучены правила изменения сопротивления пылеудержанию и эффективности фильтра, рассчитано энергопотребление фильтра согласно методике расчета энергоэффективности, предложенной Евровентом 4 /11.

Установлено, что затраты электроэнергии на фильтр увеличиваются с увеличением времени использования и сопротивления.

На основе анализа стоимости замены фильтра, эксплуатационных расходов и совокупных затрат предлагается метод определения сроков замены фильтра.

Результаты показали, что фактический срок службы фильтра выше указанного в GB/T 14295-2008.

Время замены фильтра в общегражданском строительстве следует определять в зависимости от стоимости замены объема воздуха и затрат на потребляемую мощность.

Введение

Влияние качества воздуха на здоровье человека стало одной из важнейших проблем, волнующих общество.

В настоящее время загрязнение атмосферного воздуха, представленное PM2,5, очень серьезно в Китае.Поэтому индустрия очистки воздуха быстро развивается, и широко используются оборудование для очистки свежего воздуха и воздухоочистители.

В 2017 году в Китае было продано около 860 000 приточно-вытяжных вентиляторов и 7 миллионов очистителей.С повышением осведомленности о PM2,5 коэффициент использования очистного оборудования будет увеличиваться, и вскоре оно станет необходимым оборудованием в повседневной жизни.Популярность этого вида оборудования напрямую зависит от его стоимости покупки и эксплуатационных расходов, поэтому большое значение имеет изучение его экономичности.

К основным параметрам фильтра относятся перепад давления, количество улавливаемых частиц, эффективность улавливания и время работы.Для оценки времени замены фильтра очистителя свежего воздуха можно использовать три метода.Первый заключается в измерении изменения сопротивления до и после фильтра в соответствии с датчиком давления;Во-вторых, измерение плотности твердых частиц на выходе в соответствии с датчиком твердых частиц.Последний – по времени работы, то есть измерение времени работы оборудования.

Традиционная теория замены фильтров заключается в том, чтобы сбалансировать стоимость покупки и эксплуатационные расходы на основе эффективности.Другими словами, увеличение потребления энергии вызвано увеличением сопротивления и стоимости покупки.

как показано на рисунке 1

Рисунок 1 кривая сопротивления фильтра и стоимости

Целью данной статьи является изучение частоты замены фильтров и ее влияния на конструкцию такого оборудования и систем путем анализа баланса между затратами на рабочую энергию, вызванными увеличением сопротивления фильтров, и затратами на покупку, вызванными частой заменой фильтров. фильтр в условиях малого объема воздуха.

1. Тесты на эффективность и устойчивость фильтров

1.1 Испытательный центр

Платформа для испытаний фильтров в основном состоит из следующих частей: системы воздуховодов, устройства искусственного пылеобразования, измерительного оборудования и т. д., как показано на рисунке 2.

Рис. 2. Тестовая площадка

Внедрение вентилятора преобразования частоты в систему воздуховодов лаборатории для регулировки рабочего объема воздуха фильтра, таким образом, для проверки производительности фильтра при различном объеме воздуха.

1.2 Тестовый образец

Для повышения повторяемости эксперимента были выбраны 3 воздушных фильтра одного производителя.Поскольку фильтры типа H11, H12 и H13 широко используются на рынке, в этом эксперименте использовался фильтр класса H11 размером 560 мм × 560 мм × 60 мм, V-образный тип плотной складывания из химического волокна, как показано на рисунке 3.

Рисунок 2. ТестированиеОбразец

1.3 Требования к испытаниям

В соответствии с соответствующими положениями GB/T 14295-2008 «Воздушный фильтр», в дополнение к условиям испытаний, требуемым в стандартах испытаний, должны быть включены следующие условия:

1) Во время испытания температура и влажность чистого воздуха, подаваемого в систему воздуховодов, должны быть одинаковыми;

2) Источник пыли, используемый для тестирования всех образцов, должен оставаться одним и тем же.

3) Перед испытанием каждого образца частицы пыли, осевшие в системе воздуховодов, следует очистить щеткой;

4) Запись времени работы фильтра во время испытания, в том числе время выброса и взвешивания пыли;

2. Результат теста и анализ

2.1 Изменение начального сопротивления в зависимости от объема воздуха

Исходное испытание на стойкость проводилось при расходе воздуха 80 140 220 300 380 460 540 600 711 948 м3/ч.

Изменение начального сопротивления в зависимости от объема воздуха показано на фиг.4.

Рисунок 4.Изменение начального сопротивления фильтра при различном объеме воздуха

2.2. Изменение весовой эффективности в зависимости от количества накопленной пыли.

В этом отрывке в основном изучается эффективность фильтрации PM2,5 в соответствии со стандартами испытаний производителей фильтров, номинальный объем воздуха фильтра составляет 508 м3/ч.Измеренные значения весовой эффективности трех фильтров при различном количестве осажденной пыли показаны в таблице 1.

Таблица 1 Изменение задерживающей способности в зависимости от количества осажденной пыли

Измеренный показатель весовой эффективности (задерживающей способности) трех фильтров при различном количестве осажденной пыли показан в таблице 1.

2.3Связь между сопротивлением и накоплением пыли

Каждый фильтр использовался для 9-кратного выброса пыли.Первые 7 однократных выбросов пыли контролировались на уровне около 15,0 г, а последние 2 раза однократного выброса пыли контролировались на уровне около 30,0 г.

Изменение сопротивления пылеудержанию изменяется в зависимости от количества пыли, скопившейся на трех фильтрах при номинальном расходе воздуха, показано на РИС.5.

РИС.5

3. Экономический анализ использования фильтров

3.1 Номинальный срок службы

GB/T 14295-2008 «Воздушный фильтр» предусматривает, что когда фильтр работает с номинальной производительностью по воздуху, а конечное сопротивление достигает 2-кратного значения первоначального сопротивления, считается, что срок службы фильтра истек, и его следует заменить.После расчета срока службы фильтров при номинальных рабочих условиях в этом эксперименте результаты показывают, что срок службы этих трех фильтров оценивается в 1674, 1650 и 1518 часов соответственно, что составляет соответственно 3,4, 3,3 и 1 месяц.

3.2 Анализ потребления порошка

Приведенный выше повторный тест показывает, что производительность трех фильтров одинакова, поэтому фильтр 1 взят в качестве примера для анализа энергопотребления.

ИНЖИР.6 Соотношение между платой за электроэнергию и днями использования фильтра (объем воздуха 508 м3/ч)

Поскольку стоимость замены объема воздуха сильно меняется, сумма замены фильтра и потребляемой мощности также сильно меняется из-за работы фильтра, как показано на фиг.7. На рисунке совокупная стоимость = эксплуатационная стоимость электроэнергии + стоимость замены единицы объема воздуха.

ИНЖИР.7

Выводы

1) Фактический срок службы фильтров с малым объемом воздуха в общегражданских зданиях намного выше, чем срок службы, предусмотренный в GB/T 14295-2008 «Воздушный фильтр» и рекомендованный действующими производителями.Фактический срок службы фильтра можно считать исходя из закона изменения потребляемой мощности фильтра и стоимости замены.

2) Предлагается метод оценки замены фильтра, основанный на экономических соображениях, то есть стоимость замены в расчете на единицу объема воздуха и потребляемую мощность следует рассматривать комплексно, чтобы определить время замены фильтра.

(Полный текст опубликован в HVAC, том 50, № 5, стр. 102–106, 2020 г.)