一、 中央空調(diào)過濾器
過濾機理:撞上→粘住
空氣中的塵埃粒子,或隨氣流慣性運動,或作無規(guī)則運動,或受某種場力的作用而移動。當運動中的粒子撞到障礙物時,粒子與障礙物表面間的引力使它粘在障礙物上。
纖維過濾材料:應能既有效地攔截塵埃粒子,又不對氣流形成過大的阻力。非織造纖維材料和特制的紙張符合這一要求。雜亂交織的纖維形成對粒子的無數(shù)道屏障,纖維間寬闊的空間允許氣流通過。
慣性原理: 大粒子在氣流中作慣性運動。氣流遇障繞行,粒子因慣性偏離氣流方向并撞到障礙物上。粒子越大,慣性力越強,撞擊障礙物的可能性越大,因此過濾效果越好。
擴散原理:小粒子作無規(guī)則運動。對無規(guī)則運動作數(shù)學處理時使用傳質(zhì)學中“擴散”理論,所以有擴散原理一說。粒子越小,無規(guī)則運動越劇烈,撞擊障礙物的機會越多,因此過濾效果越好。
中央空調(diào)效率隨塵粒大小而異:中央空調(diào)過濾器捕集粉塵的量與未過濾空氣中的粉塵量之比為“過濾效率”。小于0.1μm(微米)的粒子主要作擴散運動,粒子越小,效率越高;大于0.5μm的粒子主要作慣性運動,粒子越大,效率越高。在0.1μm與0.5μm之間,效率有一處最低點。
阻力:纖維使氣流繞行,產(chǎn)生微小阻力。無數(shù)纖維的阻力之和就是過濾器的阻力。中央空調(diào)過濾器阻力隨氣流量的增加而提高,通過增大過濾材料面積,可以降低穿過濾料的相對風速,以減小過濾器阻力。
中央空調(diào)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”;對應過濾器報廢時的阻力值稱“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。大多數(shù)情況下,終阻力是初阻力的2~4倍。
中央空調(diào)過濾器越臟,阻力增長越快。過高的終阻力值并不意味著過濾器的使用壽命會明顯延長,但它會使空調(diào)系統(tǒng)風量銳減。因此,沒有必要將終阻力值定得過高。
低效率過濾器常使用直徑≥10mm的粗纖維濾料。由于纖維間空隙大,過大的阻力有可能將過濾器上的積灰吹散,此時,阻力不再增高,但過濾效率降為零。因此,要嚴格限制G4以下過濾器的終阻力值。
每個過濾段都應安裝阻力監(jiān)測裝置。終阻力要靠儀表來判定,不能僅憑操作者的感覺。
動態(tài)性能:被捕捉的粉塵對氣流產(chǎn)生附加阻力,于是,使用中過濾器的阻力逐漸增加。被捕捉到的粉塵形成新的障礙物,于是,過濾效率略有改善。被捕捉的粉塵大都聚集在過濾材料的迎風面上,濾料面積越大,能容納粉塵越多,過濾壽命越長。
中央空調(diào)過濾器報廢:濾料上積塵越多,阻力越大。當阻力達到設計所不允許的程度時,過濾器的壽命就終止了。有時,過大的阻力會使過濾器上已捕捉到的灰塵飛散,出現(xiàn)此情況,過濾器需要報廢。
二、潔凈設計規(guī)范
潔凈等級
1963年,美國潔凈室標準FED-STD-209中,按每立方英尺中≥0.5mm粉塵數(shù)量的最高允許濃度,將潔凈室分成若干等級,如100級、10,000級、100,000級。世界上許多國家都加以效仿。
1999年,國際標準化組織ISO頒布了一項國際標準《ISO14644-1 潔凈室與受控潔凈環(huán)境》第一部分:空氣潔凈度分級。標準中采用了新的分級。
2001年,中國新頒布的潔凈室設計標準中采用了ISO分級。
電子工業(yè)和制藥業(yè)是與潔凈室關系最密切的兩個行業(yè)。ISO標準一出現(xiàn),電子行業(yè)立刻改用ISO標準定義的潔凈室級別,而制藥業(yè)目前仍沿用老的潔凈級別規(guī)定。中國1998年版GMP規(guī)范中比前一版增加了個30萬級。
三、中央空調(diào)過濾器的合理選擇
一般情況下,最末一級中央空調(diào)過濾器決定空氣凈化的程度,上游的各級過濾器只起保護作用,它保護下風端過濾器以延長其使用壽命,或保護空調(diào)系統(tǒng)以確保其正常工作。
空調(diào)設計中,應首先根據(jù)用戶的潔凈要求確定最末一級中央空調(diào)過濾器的效率,然后,選擇起保護作用的過濾器,如果這級過濾器亦需保護,再在它的上風端增設過濾器。起保護作用的過濾器統(tǒng)稱“預過濾器”。
應妥善匹配各級中央空調(diào)過濾器的效率。若相鄰兩級過濾器的效率規(guī)格相差太大,則前一級起不到保護后一級的作用;若兩級相差不大,則后一級負擔太小。
潔凈室末端高效過濾器的使用壽命應為5~15年,影響使用壽命的最主要因素是預過濾器的優(yōu)劣。
當使用“G~F~H~U”效率規(guī)格分類時,可方便地估計所需各級過濾器的效率。在G2~H12中,每隔2~4檔設置一級過濾器。例如:G4→F7→H10,其中,末端H10(亞高效)過濾器決定送風的潔凈水平,F(xiàn)7保護H10,G4保護F7。
潔凈室末端高效(HEPA)過濾器前要有效率規(guī)格不低于F8的過濾器來保護;超高效(ULPA)過濾器前可選用F9~H11的過濾器。中央空調(diào)本身應有效率規(guī)格不低于F5的過濾器來保護。
在無風沙、低污染地區(qū),F(xiàn)7過濾器前可不設預過濾器;在城市中央空調(diào)系統(tǒng)中,G3~F6是常見的初級過濾器。
究竟應設什么效率級別的預過濾器來保護后一級過濾器,這需要設計師和現(xiàn)場工程師將使用環(huán)境、備件費用、運行能耗、維護費用等因素綜合考慮后決定。
中央空調(diào)過濾器的使用壽命同時還取決于過濾面積和過濾材料的選擇。過濾器中濾材的展開面積經(jīng)常是過濾器迎風面的數(shù)倍、數(shù)十倍,有時達到一百倍。過濾面積大,能容納的粉塵就多,過濾器的使用壽命就長。過濾面積大,氣流穿過材料的速度就低,過濾器的阻力就小。增加過濾面積是延長過濾器使用壽命的最有效手段。
經(jīng)驗表明,對于同種結構、同樣濾材的過濾器,當終阻力確定時,過濾面積增加50%,過濾器的使用壽命會延長70%~80%;面積增加一倍,過濾器的使用壽命約是原來的三倍。
使用壽命的延長還意味著維護人工費用的減少和風險的減少。此外,過濾面積增大后初阻力會降低,空調(diào)系統(tǒng)的能耗費用也會少些。對最終用戶來說,選用過濾面積大的過濾器肯定合算。
一般通風與潔凈室用的大多數(shù)過濾器是一次性的,它們或無法清洗,或從經(jīng)濟角度上考慮不值得清洗。效率高的過濾器,使用場合都很講究,過濾器即使洗不壞,也最好別去洗,除非有把握徹底清洗干凈、清洗后性能不改變,而且有試驗手段來證明這一點。
傳統(tǒng)上有的清洗+方法是用水沖加手搓,所以可清洗中央空調(diào)過濾器的濾材要結實,如制造G2~G4效率過濾器的粗纖維材料,當然,你還要判斷過濾器輔助材料是否抗水。F6以上效率通風過濾器的過濾材料,其纖維一般在∮0.5~∮5μm之間,它不結實,經(jīng)不住揉搓,因此,F(xiàn)6以上的過濾器大都是一次性的。實際上,你一看材料,就能判斷出它是否能清洗。
發(fā)達國家的用戶很少去清洗中央空調(diào)過濾器,盡管有些原則上是可以清洗的,這是由于清洗過濾器的勞動強度大、勞務費用高,而過濾價格又相對低廉。