提高中央空調高效過濾器使用壽命的幾點思考

段希希，宋璞，楊振華

提高中央空調高效過濾器使用壽命的幾點思考

段希希，宋璞，楊振華

（中國空間技術研究院，北京 100094）

空氣過濾器是空調凈化系統(tǒng)的核心設備，更換空氣過濾器的費用占整個凈化空調運行費用的絕大部分。對高效過濾器使用壽命的分析研究，一方面對滿足建筑所需的潔凈要求有重要作用，另一方面能夠節(jié)約空調系統(tǒng)的運行費用。通過對某園區(qū)空氣過濾器使用現(xiàn)狀的調查，圍繞過濾器的更換和使用壽命等問題進行分析和思考。經過分析總結發(fā)現(xiàn)，通過合理確定過濾器終阻力、提高預過濾器的過濾等級、增大濾料面積、降低空調箱的漏風率等措施，可以達到提高高效過濾器使用壽命，節(jié)約空調系統(tǒng)運行費用的目的。

高效過濾器；終阻力；過濾等級；使用壽命

1 過濾器分類與使用壽命

1.1 過濾器等級分類

首先介紹過濾器在中國的等級分類。中國于1992年、1993年分別頒布了《高效空氣過濾器》（GB/T 13554—92）和《空氣過濾器》（GB/T 14295—93）兩個國家標準，根據(jù)過濾效率可分為初效過濾器、中效過濾器、高中效過濾器、亞高效過濾器以及高效過濾器五類，其中高效過濾器又分為四種[1]。以某園區(qū)所使用的過濾器為例，所用空氣過濾器品牌均為康斐爾過濾器，其分類采用的是歐洲標準。歐洲空氣過濾器過濾等級如表1所示。

表1 歐洲空氣過濾器過濾等級

系列等級備注 G系列G1、G2、G3、G4 F系列F5、F6、F7、F8、F9 H系列H10、H11、H12、H13、H14 U系列U15、U16、U17

1.2 過濾器的使用壽命

判斷過濾器是否達到使用壽命的依據(jù)是過濾器的終阻力。在空調送風過程中，過濾器對氣流形成阻力。過濾器積灰，阻力增加，當阻力增大到某一規(guī)定值時，過濾器報廢。新過濾器的阻力稱初阻力，對應過濾器的報廢阻力值稱終阻力。終阻力的選擇直接關系到過濾器的使用壽命、系統(tǒng)風量變化范圍、系統(tǒng)能耗等。過濾器阻力隨時間變化關系如圖1所示。

終阻力的確定需要考慮多種因素，在大多數(shù)情況下，使用現(xiàn)場過濾器的終阻力是初阻力的2～4倍[2]。

2 某園區(qū)過濾器使用現(xiàn)狀

2.1 各級過濾器過濾等級及使用壽命統(tǒng)計

目前，該園區(qū)以工藝性空調為主，絕大部分潔凈廠房為10 000級和100 000級。經過對整個園區(qū)不同區(qū)域潔凈空調過濾器的使用現(xiàn)狀進行調查，發(fā)現(xiàn)各個區(qū)域不同空調機組過濾器更換的周期有很大差異，選取5個建筑區(qū)域進行統(tǒng)計，在1#區(qū)域內，高效過濾器更換周期最多可相差8個月。不同區(qū)域之間，各級過濾器的使用壽命也有很大差別，最多相差2~3年，相比較而言，大部分高效過濾器的使用壽命偏短。各級過濾器使用壽命統(tǒng)計如表2所示。

圖1 過濾器阻力隨時間變化圖

表2 各級過濾器使用壽命統(tǒng)計表

所在區(qū)域過濾器等級使用壽命/平均壽命/月 1#區(qū)域初效G42~7/4.5 中效F62~7/4.5 高效H137~15/11 2#區(qū)域初效G42~3/2.5 中效F64~6/5 高效H1312/12 3#區(qū)域初效G44~6/5 中效F74~6/5 高效H1336/36 4#區(qū)域初效G43/3 中效F66~8/7 高效H1312~24/18 5#區(qū)域初效G43/3 中效F66/6 高效H1312/12

2.2 各建筑過濾器的更換依據(jù)

目前，在各個空調運行的建筑內，過濾器的更換依據(jù)不同。初、中效過濾器都安裝有壓差計，用于測量過濾器阻力值，達到終阻力之后就可以進行更換，而大部分高效過濾器的更換完全憑室內潔凈度的采樣情況進行更換。部分過濾器更換是按照空調自控系統(tǒng)中顯示的阻力值和現(xiàn)場潔凈度接近超標的情況來確定是否更換過濾器?？梢哉f，該園區(qū)高效過濾器的更換并沒有按照相關的標準來進行。

2.3 空調箱以及回風道漏風

部分空調箱漏風嚴重，回風地溝也存在漏風口，尤其是位于負壓段的空調箱和風道，直接將空調箱和風管以外的空調吸進空調系統(tǒng)，使大量的灰塵進入空調系統(tǒng)，灰塵在過濾器中積累，加快了過濾器阻力的增加。

3 存在的問題

一般來說，初、中效過濾器使用壽命為3~6個月，高效過濾器的使用壽命可達3~5年[3]，某些地方空調機組的高效過濾器使用壽命可以達到6~7年。根據(jù)表2中的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，非常明顯的是，高效過濾器使用壽命偏低。

根據(jù)該園區(qū)過濾器的使用情況，高效過濾器費用是初效過濾器的30~40倍，是中效過濾器費用的6~8倍。根據(jù)對現(xiàn)狀的分析，系統(tǒng)存在的最主要問題是高效過濾器的使用壽命偏低，大大增加了過濾器的費用支出。

4 過濾器使用壽命過短的原因分析

過濾器的使用壽命除了與空氣的含塵濃度、實際使用風量等因素有關以外，還與濾料面積、風速、預過濾器等級等有關。根據(jù)文獻資料分析和現(xiàn)場調查的結果，總結出了高效過濾器使用壽命偏低可能有以下幾個方面的原因。

4.1 預過濾器的等級偏低

通過表2可以得出目前預過濾器，也就是中效過濾器等級與高效過濾器使用壽命的關系，具體如圖2所示。

圖2 某園區(qū)中效過濾器等級與高效過濾器使用壽命的關系圖

根據(jù)圖2，因園區(qū)的大部分建筑的功能類似，建筑廠房內設施相當。對比發(fā)現(xiàn)中效過濾器的過濾等級越高，其高效過濾器使用壽命就越長。區(qū)域3中效過濾器等級為F7，高效過濾器的使用壽命明顯高區(qū)其他區(qū)域，為其他地區(qū)的2~3倍，驗證了末端高效過濾器的使用壽命與預過濾器的等級有一定關系。

可以說，該園區(qū)高效過濾器使用壽命偏低最主要的原因就是中效過濾器等級偏低。

4.2 過濾器選用的過濾材料面積偏小

過濾器中過濾材料的面積稱為過濾面積，通常，一只過濾器的過濾面積為過濾器迎風面的數(shù)倍、數(shù)十倍，有時達一百倍。被過濾器捕捉到的粉塵大都集中在過濾材料的迎風面上。過濾面積越大，能容納的粉塵越多，過濾器的使用壽命就越長，因此增大過濾器的過濾面積，可以增加其容塵量，延長使用壽命。

4.3 未嚴格按照過濾器終阻力更換過濾器

該園區(qū)沒有嚴格按照終阻力值更換過濾器，一方面可能沒有及時更換過濾器，造成空調送風不滿足環(huán)境參數(shù)的要求。另一方面也可能造成了過濾器還能使用就被淘汰的情況，也會減少過濾器的壽命。

4.4 部分空調機組和風管的漏風率較大

空調機組漏風也是造成過濾器壽命過短的原因之一。使用相同等級的中效過濾器的區(qū)域，其高效過濾器使用壽命也不盡相同。部分空調箱的漏風量較大，且一些回風風管也出現(xiàn)了漏風，尤其是位于負壓段的風道，空調系統(tǒng)以外的空氣可以直接進入到空調系統(tǒng)中，對空氣品質造成了影響，這些也是導致過濾器使用壽命較短的原因。

5 對策與建議

為增加高效過濾器的使用壽命，且能有效滿足空氣環(huán)境的潔凈要求，根據(jù)以上分析，可以采取以下幾個方面的措施，其中最主要的方法就是增加預過濾器的過濾等級。

5.1 提高預過濾器的過濾等級

在潔凈室，末端高效這一級過濾器的效率決定了空氣的潔凈程度，前級過濾器主要是起保護末端過濾器的作用，其作用即延長末端過濾器的使用壽命，保證空調系統(tǒng)的正常工作。因此，要延長末端高效過濾器的使用壽命，最根本的辦法是將灰塵擋在預過濾器上，盡量延長高效過濾器的使用壽命，才能節(jié)省運行費用。在G2~H12中，每隔4級左右設置一級過濾器是較為合理的。如果兩級過濾器的效率相差太大，則前面的過濾器起不到預過濾的作用；如果兩級過濾器效率相差不大的話，則后一級過濾器起不到過濾作用。

該園區(qū)區(qū)末端過濾器等級為H13，用來保證空氣環(huán)境潔凈度，這一過濾器等級對于建筑內潔凈度的使用要求是合理的，初效過濾器使用G4等級也是比較合理的，那么就需要合理確定中效過濾器的等級。根據(jù)文獻[3]所述，潔凈室末端的高效空氣過濾器需要有效率不低于F8的預過濾器的保護，這樣可以大大增加高效過濾器的使用壽命，一些區(qū)域可達5年以上。建議在園區(qū)潔凈空調使用的中效過濾器等級為F8。同型號不同等級中效過濾器參數(shù)如表3所示。

表3 同型號不同等級中效過濾器參數(shù)

序號過濾等級過濾效率初阻力/Pa備注 1F660%～65%≈95過濾器型號EN779 2F790%≈125 3F895%≈150

由表3可知，過濾等級越高，造成的系統(tǒng)阻力越大，由于設計風速的影響，風速過高時，對過濾器的沖擊越大，那么對過濾器材料強度的要求也就越高。

如果F8過濾器對系統(tǒng)送風阻力造成影響或者因系統(tǒng)風速設計過大可能導致過濾器強度不滿足要求等情況，則可以考慮使用F7中效過濾器。

5.2 盡量選用過濾面積大的過濾器

過濾器的濾料面積影響著使用壽命，平均濾料面積增加50%，使用壽命增加70%~80%；平均濾料面積增加1倍，使用壽命增加約3倍[3]。然而，改用過濾器面積大的過濾器雖然能明顯延長使用壽命，但這種做法可操作的空間不大，因為空調機箱空間有限，不可能無限地增大過濾面積。因而在選擇過濾器時，只能是根據(jù)現(xiàn)有的安裝空間，在選擇過濾器規(guī)格型號時盡量選擇過濾面積大的過濾器，雖然在購買過濾器時有一定經費的增加，但可以起到延長高效過濾器使用壽命的作用。

5.3 控制空調機組的漏風率

工作人員應定期檢查空調機箱以及整個送回風系統(tǒng)管道，及時對漏風處進行密封處理，減少進入空調系統(tǒng)的粉塵量，這樣可起到增加過濾器使用壽命的作用。

5.4 按照各級過濾器終阻力進行更換

終阻力定的低，使用壽命就短，長期更換的費用（過濾器的材料費用、人工費用和廢棄處理費用）相應就高。而提高的終阻力值也不意味著過濾器的使用壽命會明顯延長，但它會使空調系統(tǒng)阻力增大、風量銳減。因此，也沒有必要將終阻力值定得過高。這樣看來，每種過濾器應該有最經濟的阻力值。一些文獻推薦的過濾器的終阻力值如表4[3]所示。

各個運行區(qū)域應確保過濾器兩側安裝有壓差計，用來顯示過濾器阻力值，按照選定過濾器的終阻力進行更換，可以對延長過濾器使用壽命起到一定的作用。

表4 終阻力建議值

序號效率規(guī)格建議終阻力/Pa備注 1G4（初中效）150～250 2F5～F6（中效）250～300 3F7～F8（高中效）300～400 4F9～H11（亞高效）400～450 5高效與超高效400～600

6 結論

根據(jù)調查分析，提高過濾器的使用壽命，降低空調運行費用，主要可以采取的措施有提高預過濾器的等級和過濾效率、在現(xiàn)有的安裝空間內盡量選用過濾面積大的過濾器、降低漏風率、合理確定過濾器的終阻力等。末端高效過濾器使用壽命預期可達3年以上，可以大量節(jié)約潔凈空調系統(tǒng)整體的運行費用。

［1］許鐘麟.潔凈室及其受控環(huán)境設計［M］.北京：化學工業(yè)出版社，2008.

［2］蔡杰.空氣過濾器專題講座空氣過濾原理（講座一）［J］.潔凈與空調技術，2002（3）：60-61，63.

［3］蔡杰.空氣過濾器ABC［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002.

［4］中國建筑科技研究院，清華大學核能與新能源技術研究院，蘇州華泰空氣過濾器有限公司，等.GB/T 13554—2008 高效空氣過濾器［S］.北京：中國標準出版社，2008.

［5］中國建筑科技研究院，北京工業(yè)大學，河南省米凈瑞發(fā)凈化設備有限公司，等.GB/T 14295—2008 空氣過濾器［S］.北京：中國標準出版社，2008.

［6］沈晉明.空調的系統(tǒng)過濾效率與空氣過濾器的選用［C］//中國制冷學會會議論文集，1994.

TE685.3

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.13.039

2095－6835（2019）13－0094－03

段希希（1986—），女，主要研究方向為暖通空調技術。

〔編輯：王霞〕