五類家用空調(diào)過濾網(wǎng)性能比較

李玉涵 況 欣 王 勇

?

五類家用空調(diào)過濾網(wǎng)性能比較

李玉涵 況 欣 王 勇

（重慶大學(xué)城市建設(shè)與環(huán)境工程學(xué)院 重慶 400045）

家用空調(diào)過濾網(wǎng)是空調(diào)的重要組件，通過研究五類過濾網(wǎng)（尼龍初效過濾網(wǎng)；厚款為3mm薄款為1mm的靜電濾棉HEPA初效濾網(wǎng)；折高為12mm的HEPA過濾紙；尼龍初效過濾網(wǎng)與薄款靜電濾棉的疊加網(wǎng)）在不同風(fēng)速（2.4m/s、2.7m/s和3.3m/s）、不同粉塵條件下（不加模擬粉塵和加1g粒徑為16.9μm的粉塵）網(wǎng)的前后壓差，并測定尼龍初效過濾網(wǎng)、薄款靜電濾棉和疊加網(wǎng)對2g模擬粉塵的過濾效率，分析五類過濾網(wǎng)的差異，確定風(fēng)阻較小且除塵率較高的過濾網(wǎng)。實驗結(jié)果表明疊加網(wǎng)綜合性能最好，過濾效率為69.23%，可為家用空調(diào)器過濾網(wǎng)的優(yōu)化提供參考。

空調(diào)過濾網(wǎng)；風(fēng)速；壓差；過濾效率

0 引言

家用空調(diào)內(nèi)部過濾網(wǎng)十分容易積灰，一般2至3個月就需要拆下清洗，否則過濾網(wǎng)上的積灰會影響空調(diào)的出風(fēng)狀況、降低制冷效率，污染空調(diào)內(nèi)部環(huán)境，降低空調(diào)使用壽命。然而根據(jù)課題組前期調(diào)查表調(diào)研的數(shù)據(jù)得知，目前大多數(shù)家庭對空調(diào)過濾器的清洗頻率過低，甚至有將近十分之三的用戶從未清洗過，可見對空氣過濾網(wǎng)的重視程度較低，而且在日常維護中，我們經(jīng)常會遇到風(fēng)阻大小不當(dāng)[1]的問題，如風(fēng)阻太小會使透過空調(diào)過濾網(wǎng)的塵埃被加濕了的空氣附著在蒸發(fā)器的表面上，久之形成污垢影響蒸發(fā)器的蒸發(fā)效果；風(fēng)阻太大使空氣不易透過，大部分回流的冷熱量將不能有效通過空調(diào)過濾網(wǎng)，因此選擇風(fēng)阻大小合適的過濾網(wǎng)至關(guān)重要[2]。我國空氣凈化行業(yè)起步較晚，相關(guān)標準還未健全，市場上基于不同過濾單元的凈化器品質(zhì)良莠不齊，產(chǎn)品說明中存在夸大宣傳等問題，檢測結(jié)果不能客觀反映凈化器的性能[3]。國內(nèi)介紹家用空調(diào)過濾網(wǎng)過濾效果的相關(guān)文章較少[4,5]，更沒有系統(tǒng)的對不同家用空調(diào)過濾網(wǎng)種類的研究，因此針對這個問題進行了五類家用空調(diào)過濾網(wǎng)的風(fēng)阻和過濾效果試驗測試，以期為研制生產(chǎn)更換周期長的過濾網(wǎng)提供實驗方法和實驗數(shù)據(jù)，為選擇和正確使用空調(diào)過濾網(wǎng)產(chǎn)品提供參考。

1 實驗系統(tǒng)介紹

本測試于重慶大學(xué)城市建設(shè)與環(huán)境工程學(xué)院暖通空調(diào)實驗室進行，該實驗室位于五樓，相對密閉，干擾因素較少，環(huán)境風(fēng)速1.6m/s，環(huán)境溫度26.0℃，大氣壓：9723hPa。

測試儀器為具有測風(fēng)速能力的畢托管（見圖4）、電子秤（精確度0.01g）、小風(fēng)機（功率3W），模擬粉塵（粒徑16.9μm的彩跑粉），圖1為實驗臺流程圖，圖2為實驗臺實際圖，通過控制d的大小實現(xiàn)不同風(fēng)速的送風(fēng)。

實驗材料使用市面上常見的四種空調(diào)過濾網(wǎng)，分別為：尼龍初效過濾網(wǎng)；靜電濾棉、HEPA初效濾網(wǎng)（厚款3mm，薄款1mm）；折高為12mm的HEPA過濾紙。利用這四種實驗材料組成五個實驗組，分別為：一組尼龍初效過濾網(wǎng)；二組折高為12mm的HEPA過濾紙；三組薄款靜電濾棉、HEPA初效濾網(wǎng)；四組厚款靜電濾棉、HEPA初效濾網(wǎng)；五組尼龍初效過濾網(wǎng)與靜電濾棉、HEPA初效濾網(wǎng)（薄款）的疊加，其中靜電濾棉更靠近風(fēng)口，如圖3所示。測試目的為找出風(fēng)阻較小且除塵率較高的性價比最高的過濾網(wǎng)或過濾網(wǎng)組。

圖1 實驗臺流程圖

圖2 實驗臺實際圖

圖3 五類過濾網(wǎng)

圖4 畢托管

2 測試方法

2.1 總體測定方法

（1）由實際空調(diào)參數(shù)得送風(fēng)風(fēng)速在三個檔位下分別為2.37m/s、2.7m/s和3.3m/s，在不加任何過濾網(wǎng)前提下，在過濾網(wǎng)安裝位置處測風(fēng)速（具體方法見2.3），通過調(diào)節(jié)風(fēng)機與進風(fēng)口的距離改變風(fēng)速，直至風(fēng)速的算術(shù)平均值分別為2.4m/s、2.7m/s和3.3m/s，記錄此時的風(fēng)機與進風(fēng)口距離分別為7.5cm、6cm和4cm。

（2）五類過濾網(wǎng)分為兩種狀態(tài)，分別為不加粉塵時和加入1g粉塵后，分別對這十種不同過濾網(wǎng)在（1）的三種不同風(fēng)速下測量過濾網(wǎng)前后動壓，計算壓差（具體方法見2.2）。

（3）在風(fēng)機距進風(fēng)口距離為0cm的條件下在進風(fēng)口用彩跑粉專用噴射瓶將2g粒徑為16.9μm的模擬粉塵擠壓入通風(fēng)管道，測定每組濾網(wǎng)的過濾效率（具體方法見2.4），需注意在（2）實驗過程中發(fā)現(xiàn)折高為12mm的HEPA過濾紙和厚款靜電濾棉、HEPA初效濾網(wǎng)前后壓差過大，明顯不適用，因此不再進行本步驟操作。在此步驟中為便于觀察粉塵運動情況，將白色塑料PVC管更換為PVC透明膠管，如圖5所示。

（4）統(tǒng)計并繪制表格，分析各類過濾網(wǎng)的優(yōu)缺點。

圖5 透明實驗臺

2.2 壓差測定方法

對圓形風(fēng)管應(yīng)將測定斷面劃分為若干個面積相等的同心圓環(huán)，測點布置在各圓環(huán)面積等分圓環(huán)線上，而且應(yīng)在相互垂直的直徑上布置四個測孔，如圖6、圖7所示。按風(fēng)管直徑確定的圓環(huán)數(shù)。

（1）同心環(huán)上各測點到風(fēng)管中心的距離可按下式[3]計算：

式中，為風(fēng)管半徑，mm；R為風(fēng)管中心到環(huán)測點的距離，mm；為從風(fēng)管中心算起圓環(huán)的順序號；為風(fēng)管斷面所劃分的圓環(huán)數(shù)。

（2）測定斷面上的平均動壓，一般采用均方根值[3]即：

式中，P、P、P為各測點的動壓值，Pa；P為平均動壓值，Pa；為測點數(shù)目。

（3）求出過濾網(wǎng)前后的平均動壓后，網(wǎng)前值減去網(wǎng)后值即為所求壓差Δ。

圖6 動壓測點示意圖

圖7 動壓測點實際圖

2.3 風(fēng)速測試方法

在不加任何過濾網(wǎng)條件下，分別在風(fēng)機離過濾網(wǎng)不同距離情況下，在進風(fēng)口布置過濾網(wǎng)處垂直于實驗臺的直徑上每隔1cm選取1個試點（共15個測點）測量進風(fēng)側(cè)風(fēng)速取算數(shù)平均值[3]，如圖8所示。

式中，為該距離下的平均風(fēng)速；為各測點的風(fēng)速。

2.4 過濾效率測試方法

先測量每組原濾網(wǎng)質(zhì)量，后在每組過濾網(wǎng)和風(fēng)口之間加入2g模擬粉塵（用粒徑16.9μm的彩跑粉代替實際空氣中的粉塵），運行五分鐘后分別測量加粉塵后每組現(xiàn)濾網(wǎng)的質(zhì)量、濾網(wǎng)上吸附粉塵質(zhì)量和透過過濾網(wǎng)的粉塵質(zhì)量（需要注意后兩者之和并不等于2g，因為還有一部分沒有透過過濾網(wǎng)，沉積在進風(fēng)口和過濾網(wǎng)之間），計算除塵率[7]，圖9為部分實驗結(jié)果。

圖9 過濾效率實驗后的過濾網(wǎng)

式中，0為加入系統(tǒng)的粉塵總質(zhì)量，本實驗中為2g；1為經(jīng)過過濾后收集到的粉塵質(zhì)量，g。

3 測試結(jié)果及分析

3.1 壓差情況

表1 三種風(fēng)速下加粉末前壓差表

表2 三種風(fēng)速下加粉末后壓差表

3.2 除塵效率情況

表3 除塵效率表

3.3 曲線圖

圖10 不加粉塵壓差圖

結(jié)果圖分析：從圖10可以看出，在不同的風(fēng)速影響情況下，不同的濾網(wǎng)材料呈現(xiàn)類似的變化趨勢，這和風(fēng)速增大，導(dǎo)致局部阻力增加的基本流體力學(xué)現(xiàn)象一致。但是，在相同的風(fēng)速情況下，由于材料的不同，大致過濾網(wǎng)前后的壓差值不同。在相同的風(fēng)速下，HEPA過濾紙產(chǎn)生的風(fēng)阻比其他四組大得多，其他四組按尼龍初效過濾網(wǎng)、薄款靜電濾棉、疊加網(wǎng)和厚款靜電濾棉的順序均勻增大。由于尼龍初效過濾網(wǎng)本身的網(wǎng)格數(shù)最稀疏，本身的阻力較小，因此，在空調(diào)風(fēng)速變化區(qū)間的阻力影響變化最不明顯。而對于HEPA過濾紙，它是采用微細玻璃纖維作為過濾材料的高效空氣過濾器，阻力高，導(dǎo)致處理風(fēng)量低[8],因此，網(wǎng)前后壓降最大，其他三種介于兩者之間，壓降基本與過濾網(wǎng)的網(wǎng)格密度和厚度成正相關(guān)。

圖11 加粉塵后壓差圖

圖12 除塵效率圖

從圖12可以看出，在相同風(fēng)速下，薄款靜電濾棉效率略高于尼龍初效過濾網(wǎng)，疊加網(wǎng)效率明顯高于前兩組，除塵效率將近70%，原因是尼龍初效濾網(wǎng)網(wǎng)格最為稀疏，靜電濾棉密度稍高，疊加網(wǎng)是二者的組合，其過濾效率基本符合32·1＋1計算公式，公式中3指疊加網(wǎng)過濾效率，2，1分別指尼龍初效過濾網(wǎng)和薄款靜電濾棉除塵效率。

4 結(jié)論

綜上所述，在五類家用空調(diào)過濾網(wǎng)中，從風(fēng)阻和除塵效率角度分析有以下結(jié)論：

（1）尼龍初效濾網(wǎng)和靜電濾棉（薄款）除塵效率過低，對空氣的除塵效果較差，但風(fēng)阻較?。?/p>

（2）HEPA過濾紙無論加粉塵或不加粉塵風(fēng)阻都過大，不僅會降低送風(fēng)距離，同時會增加耗電量；

（3）靜電濾棉（厚款）加粉塵后風(fēng)阻過大，不適宜在家用空調(diào)中長期使用；

（4）薄款靜電濾棉與尼龍初效過濾網(wǎng)的疊加款所產(chǎn)生的風(fēng)阻相比其他過濾材質(zhì)適當(dāng)，且除塵效率很高，具有最優(yōu)綜合性能，可推薦使用。

[1] 重視空調(diào)過濾網(wǎng)的作用[J].電信技術(shù),1995(11):10.

[2] 金波娜,馮樂玲,李宇寧,等.不同方法對空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)清洗消毒效果觀察[J].中國消毒學(xué)雜志, 2014,31(5):461-463.

[3] 崔晶晶.基于不同類別過濾單元的空氣凈化器凈化特性試驗研究[D].上海:東華大學(xué),2016.

[4] 柴士君.空調(diào)與非空調(diào)房間內(nèi)顆粒物濃度變化規(guī)律的研究[D].上海:東華大學(xué),2006.

[5] 曲潔瓊.家用空調(diào)過濾網(wǎng)過濾效果分析[J].發(fā)電與空調(diào), 2016,171(5):91-94.

[6] 趙亞君.空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)壓與風(fēng)速測試方法[J].大學(xué)時代·論壇,2006,(3):91-92.

[7] 王曉娟.袋式除塵器除塵特性的實驗與數(shù)值研究[D].濟南:山東大學(xué),2017:1-91.

[8] 邱耀雄.3類空調(diào)過濾網(wǎng)凈化室內(nèi)空氣效果的比較[J].城市環(huán)境與城市生態(tài),2013,26(1):1-4.

Comparison of Filtering Effects of Five Kinds of Household Air Conditioning Filter Networks

Li Yuhan Kuang Xin Wang Yong

( Chongqing University, Urban construction and environmental engineering, Chongqing, 400045 )

Household air conditioning filter network is an important component of air conditioning, through the study of five kinds of filter net (nylon initial filter net; 3mm and 1mm HEPA electrostatic initial filter net; HEPA filter paper with 12mm high; nylon initial filter net with thin HEPA electrostatic initial filter net) at different wind speeds (2.4m/s, 2.7m/s and 3.3m/s), different dust conditions (without simulated dust and 1g particle size of 16.9 microns), the pressure difference of the net, and the filtration efficiency of the nylon filter net, the thin electrostatic filter and the superposition net to the 2g simulated dust are measured, and the difference of the five kinds of filter nets is analyzed. The best filter with small wind resistance and high dust removal rate is determined. The results show that the Superimposed network has the highest cost performance and the filtering efficiency is 69.23%, it can provide reference for the optimization of household air conditioner filter screen.

air conditioning filter net; wind speed; differential pressure; filtration efficiency

TP65+2.1

A

1671-6612（2019）02-123-05

國家級大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項目（項目編號：201710611087）

李玉涵（1997-），女，在讀本科生，E-mail：1300704103@qq.com

王 勇（1971-），男，博士，教授，E-mail：cqwangyong@cqu.edu.cn

2018-07-13