Експериментальні дослідження та економічний аналіз терміну експлуатації повітряного фільтра

Абстракція

Були проведені випробування на стійкість і вагову ефективність фільтра, а також досліджено правила зміни опору пилозатримування та ефективності фільтра, споживання енергії фільтром розраховано відповідно до методу розрахунку енергоефективності, запропонованого Eurovent 4 /11.

Виявлено, що витрати на електроенергію фільтра зростають із збільшенням часу використання та опору.

На основі аналізу вартості заміни фільтра, експлуатаційних витрат і загальної вартості запропоновано метод визначення часу заміни фільтра.

Результати показали, що фактичний термін служби фільтра вище, ніж зазначено в GB/T 14295-2008.

Час для заміни фільтра в загальних цивільних будівлях слід вирішувати відповідно до витрат на заміну об’єму повітря та витрат на споживання електроенергії.

Введення

Вплив якості повітря на здоров'я людини став однією з найважливіших проблем суспільства.

Наразі забруднення зовнішнього повітря в Китаї PM2,5 дуже серйозне.Тому промисловість очищення повітря швидко розвивається, і широко використовуються обладнання для очищення свіжого повітря та очищувач повітря.

У 2017 році в Китаї було продано близько 860 000 вентиляційних пристроїв свіжого повітря та 7 мільйонів очищувачів.Завдяки кращій обізнаності про PM2,5 рівень використання очисного обладнання ще більше зросте, і незабаром воно стане необхідним обладнанням у повсякденному житті.На популярність такого обладнання безпосередньо впливає вартість його придбання та експлуатаційна вартість, тому дуже важливо вивчити його економічність.

Основні параметри фільтра включають перепад тиску, кількість зібраних часток, ефективність збору та час роботи.Для оцінки часу заміни фільтра в очищувачі свіжого повітря можна застосувати три методи.Перший - виміряти зміну опору перед і після фільтра відповідно до пристрою вимірювання тиску;По-друге, вимірювання щільності твердих частинок на виході відповідно до пристрою визначення твердих частинок.Останній – за часом роботи, тобто вимірювання часу роботи обладнання.

Традиційна теорія заміни фільтра полягає в тому, щоб збалансувати вартість придбання та експлуатаційні витрати на основі ефективності.Іншими словами, збільшення споживання енергії викликано збільшенням опору та вартості покупки.

як показано на малюнку 1

На фіг.1 представлена ​​крива опору і вартості фільтра

Метою цієї статті є дослідження частоти заміни фільтра та її впливу на конструкцію такого обладнання та системи шляхом аналізу балансу між експлуатаційними витратами енергії, спричиненими збільшенням опору фільтра, та вартістю придбання, спричиненою частою заміною фільтра. фільтр, за робочих умов малого об’єму повітря.

1. Випробування ефективності та опору фільтра

1.1 Обладнання для тестування

Платформа для тестування фільтра в основному складається з таких частин: система повітропроводів, пристрій для утворення штучного пилу, вимірювальне обладнання тощо, як показано на малюнку 2.

Малюнок 2. Обладнання для тестування

Встановлення вентилятора з перетворенням частоти в систему повітроводів лабораторії для регулювання робочого об’єму повітря фільтра, таким чином, щоб перевірити продуктивність фільтра за різного об’єму повітря.

1.2 Тестовий зразок

Для підвищення повторюваності експерименту було вибрано 3 повітряних фільтра одного виробника.Оскільки фільтри типу H11, H12 і H13 широко використовуються на ринку, у цьому експерименті використовувався фільтр класу H11 розміром 560 мм × 560 мм × 60 мм, щільне згортання хімічного волокна v-типу, як показано на малюнку 3.

Рисунок 2. ТестуванняЗразок

1.3 Вимоги до тесту

Відповідно до відповідних положень GB/T 14295-2008 «Повітряний фільтр», на додаток до умов випробувань, необхідних у стандартах випробувань, слід включити такі умови:

1) Під час випробування температура та вологість чистого повітря, що надходить у систему повітроводів, мають бути однаковими;

2) Джерело пилу, що використовується для тестування всіх зразків, має залишатися незмінним.

3) Перед випробуванням кожного зразка частинки пилу, що осіли в системі повітроводів, слід очистити щіткою;

4) Запис годин роботи фільтра під час випробування, включаючи час викиду та суспендування пилу;

2. Результат тесту та аналіз

2.1 Зміна початкового опору залежно від об’єму повітря

Початковий тест на стійкість проводився при обсязі повітря 80,140,220,300,380,460,540,600,711,948 м3/год.

Зміна початкового опору з об'ємом повітря показано на рис.4.

малюнок 4.Зміна початкового опору фільтра при різному обсязі повітря

2.2 Зміна ефективності ваги залежно від кількості накопиченого пилу.

Цей уривок в основному вивчає ефективність фільтрації PM2,5 відповідно до стандартів випробувань виробників фільтрів, номінальний об’єм повітря фільтра становить 508 м3/год.Виміряні значення ефективності ваги трьох фільтрів за різної кількості пилу наведено в таблиці 1

Таблиця 1. Зміна затримки залежно від кількості осідлого пилу

Виміряний індекс ефективності ваги (затримки) трьох фільтрів за різної кількості пилу наведено в таблиці 1

2.3Зв'язок між опором і накопиченням пилу

Кожен фільтр використовувався для 9 разів викиду пилу.Перші 7 разів одноразового викиду пилу було контрольовано на рівні приблизно 15,0 г, а останні 2 рази разового викиду пилу було контрольовано на рівні приблизно 30,0 г.

Варіація опору пилозатримуванню змінюється залежно від кількості пилу, накопиченого трьома фільтрами при номінальному потоці повітря, показано на ФІГ.5

ФІГ.5

3. Економічний аналіз використання фільтра

3.1 Номінальний термін служби

GB/T 14295-2008 «Повітряний фільтр» передбачає, що коли фільтр працює на номінальній пропускній здатності, а кінцевий опір досягає 2-кратного початкового опору, вважається, що термін служби фільтра закінчився, і фільтр слід замінити.Після розрахунку терміну служби фільтрів за номінальних робочих умов у цьому експерименті результати показують, що термін служби цих трьох фільтрів оцінювався як 1674, 1650 і 1518 годин відповідно, що становило відповідно 3,4, 3,3 і 1 місяць.

3.2 Аналіз споживання порошку

Повторний тест вище показує, що продуктивність трьох фільтрів узгоджена, тому фільтр 1 береться як приклад для аналізу енергоспоживання.

ФІГ.6 Співвідношення між оплатою електроенергії та днями використання фільтра (об’єм повітря 508 м3/год)

Оскільки вартість заміни об’єму повітря значно змінюється, сума фільтра під час заміни та споживання електроенергії також сильно змінюється через роботу фільтра, як показано на ФІГ.7. На малюнку комплексна вартість = експлуатаційна вартість електроенергії + вартість заміщення одиниці об’єму повітря.

ФІГ.7

Висновки

1) Фактичний термін служби фільтрів із невеликим об’ємом повітря в звичайних цивільних будівлях набагато вищий за термін служби, передбачений у GB/T 14295-2008 «Повітряний фільтр» і рекомендований поточними виробниками.Фактичний термін служби фільтра можна розраховувати на основі зміни закону енергоспоживання фільтра та вартості заміни.

2) Запропоновано метод оцінки заміни фільтра, заснований на економічних міркуваннях, тобто вартість заміни на одиницю об’єму повітря та робоче споживання електроенергії слід розглядати комплексно, щоб визначити час заміни фільтра.

(Повний текст опубліковано в HVAC, том 50, № 5, стор. 102-106, 2020 р.)