中央空调空气处理机组过滤器的选择

1、引言

目前较多工程项目中央空调的空气处理机组在使用中很短时间内就需更换过滤器大大增加了用户运行成本同时造成原材料的浪费因此需要设计者工程承包者了解过滤器性能为过滤器的合理选择成为发展的趋势

2、过滤器

2.1过滤机理

撞上→粘住

空气中的尘埃粒子或随气流惯性运动或作无规则运动或受某种场力的作用而移动当运动中的粒子撞到障碍物时粒子与障碍物表面间的引力使它粘在障碍物上

纤维过滤材料

过滤材料应能：既有效地拦截尘埃粒子又不对气流形成过大的阻力非织造纤维材料和特制的纸张符合这一要求杂乱交织的纤维形成对粒子的无数道屏障纤维间宽阔的空间允许气流通过

惯性原理

大粒子在气流中作惯性运动气流遇障绕行粒子因惯性偏离气流方向并撞到障碍物上粒子越大惯性力越强撞击障碍物的可能性越大因此过滤效果越好

扩散原理

小粒子作无规则运动对无规则运动作数学处理时使用传质学中“扩散”理论所以有扩散原理一说粒子越小无规则运动越剧烈撞击障碍物的机会越多因此过滤效果越好

效率随尘粒大小而异

过滤器捕集粉尘的量与未过滤空气中的粉尘量之比为“过滤效率”小于0.1μm（微米）的粒子主要作扩散运动粒子越小效率越高大于0.5μm的粒子主要作惯性运动粒子越大效率越高在0.1μm与0.5μm之间效率有一处最低点

阻力

纤维使气流绕行产生微小阻力无数纤维的阻力之和就是过滤器的阻力

过滤器阻力随气流量的增加而提高通过增大过滤材料面积可以降低穿过滤料的相对风速以减小过滤器阻力

过滤器对气流形成阻力过滤器积灰阻力增加当阻力增大到某一规定值时过滤器报废新过滤器的阻力称“初阻力”对应过滤器报废时的阻力值称“终阻力”终阻力的选择直接关系到过滤器的使用寿命、系统风量变化范围、系统能耗大多数情况下终阻力是初阻力的2～4倍

过滤器越脏阻力增长越快过高的终阻力值并不意味着过滤器的使用寿命会明显延长但它会使空调系统风量锐减因此没有必要将终阻力值定得过高

低效率过滤器常使用直径≥10mm的粗纤维滤料由于纤维间空隙大过大的阻力有可能将过滤器上的积灰吹散此时阻力不再增高但过滤效率降为零因此要严格限制G4以下过滤器的终阻力值

每个过滤段都应安装阻力监测装置终阻力要靠仪表来判定不能仅凭操作者的感觉

动态性能

被捕捉的粉尘对气流产生附加阻力于是使用中过滤器的阻力逐渐增加被捕捉到的粉尘形成新的障碍物于是过滤效率略有改善

被捕捉的粉尘大都聚集在过滤材料的迎风面上滤料面积越大能容纳粉尘越多过滤寿命越长

过滤器报废

滤料上积尘越多阻力越大当阻力达到设计所不允许的程度时过滤器的寿命就终止了有时过大的阻力会使过滤器上已捕捉到的灰尘飞散出现此情况过滤器需要报废

3、洁净设计规范

3.1洁净等级

1963年美国洁净室标准FED-STD-209中按每立方英尺中≥0.5mm粉尘数量的最高允许浓度将洁净室分成若干等级如100级、10000级、100000级世界上许多国家都加以效仿

1999年国际标准化组织ISO颁布了一项国际标准《ISO14644-1洁净室与受控洁净环境》第一部分：空气洁净度分级标准中采用了新的分级

2001年中国新颁布的洁净室设计标准中采用了ISO分级

电子工业和制药业是与洁净室关系最密切的两个行业ISO标准一出现电子行业立刻改用ISO标准定义的洁净室级别而制药业目前仍沿用老的洁净级别规定中国1998年版GMP规范中比前一版增加了个30万级

3.2净化处理

对于有洁净等级要求的空调机组空气过滤器的选用布置和安装方式应符合下列要求：

1、初效空气过滤器不应选用浸油式过滤器

2、中效空气过滤器宜集中设置在净化空气调节系统的正压段

3、高效空气过滤器或亚高效空气过滤器宜设置在净化空气调节系统末端

4、中效、亚高效、高效空气过滤器宜按额定风量选用

5、阻力、效率相近的高效空气过滤器宜设置在同一洁净室内

6、高效空气过滤器安装方式应简便可靠易于检漏和更换

4、过滤器合理选择

一般情况下最末一级过滤器决定空气净化的程度上游的各级过滤器只起保护作用它保护下风端过滤器以延长其使用寿命或保护空调系统以确保其正常工作

空调设计中应首先根据用户的洁净要求确定最末一级过滤器的效率然后选择起保护作用的过滤器如果这级过滤器亦需保护再在它的上风端增设过滤器起保护作用的过滤器统称“预过滤器”

应妥善匹配各级过滤器的效率若相邻两级过滤器的效率规格相差太大则前一级起不到保护后一级的作用若两级相差不大则后一级负担太小

洁净室末端高效过滤器的使用寿命应为5～15年影响使用寿命的最主要因素是预过滤器的优劣

当使用“G～F～H～U”效率规格分类时可方便地估计所需各级过滤器的效率在G2～H12中每隔2～4档设置一级过滤器例如：G4→F7→H10其中末端H10（亚高效）过滤器决定送风的洁净水平F7保护H10G4保护F7

洁净室末端高效(HEPA)过滤器前要有效率规格不低于F8的过滤器来保护超高效(ULPA)过滤器前可选用F9～H11的过滤器中央空调本身应有效率规格不低于F5的过滤器来保护

在无风沙、低污染地区F7过滤器前可不设预过滤器在城市中央空调系统中G3～F6是常见的初级过滤器

究竟应设什么效率级别的预过滤器来保护后一级过滤器这需要设计师和现场工程师将使用环境、备件费用、运行能耗、维护费用等因素综合考虑后决定

过滤器的使用寿命同时还取决于过滤面积和过滤材料的选择过滤器中滤材的展开面积经常是过滤器迎风面的数倍、数十倍有时达到一百倍过滤面积大能容纳的粉尘就多过滤器的使用寿命就长过滤面积大气流穿过材料的速度就低过滤器的阻力就小增加过滤面积是延长过滤器使用寿命的最有效手段

经验表明对于同种结构、同样滤材的过滤器当终阻力确定时过滤面积增加50%过滤器的使用寿命会延长70%～80%面积增加一倍过滤器的使用寿命约是原来的三倍

使用寿命的延长还意味着维护人工费用的减少和风险的减少此外过滤面积增大后初阻力会降低空调系统的能耗费用也会少些对最终用户来说选用过滤面积大的过滤器肯定合算

一般通风与洁净室用的大多数过滤器是一次性的它们或无法清洗或从经济角度上考虑不值得清洗效率高的过滤器使用场合都很讲究过滤器即使洗不坏也最好别去洗除非有把握彻底清洗干净、清洗后性能不改变而且有试验手段来证明这一点

传统上有的清洗+方法是用水冲加手搓所以可清洗过滤器的滤材要结实如制造G2～G4效率过滤器的粗纤维材料当然你还要判断过滤器辅助材料是否抗水F6以上效率通风过滤器的过滤材料其纤维一般在∮0.5～∮5μm之间它不结实经不住揉搓因此F6以上的过滤器大都是一次性的实际上你一看材料就能判断出它是否能清洗

发达国家的用户很少去清洗过滤器尽管有些原则上是可以清洗的这是由于清洗过滤器的劳动强度大、劳务费用高而过滤价格又相对低廉

4、空调厂家过滤器配置

国内空调厂家一般根据洁净等级进行过滤器的选型配置：

100级净化：板式G4（F5）+袋式F7（F8）+袋式F9+板式H13+（风道末端FFU过滤单元）

1000级净化：板式G4（F5）+袋式F7（F8）+袋式F9+板式H11+（风道末端FFU过滤单元）

10000级净化：板式G4（F5）+袋式F7（F8）+袋式F9+板式H11

100000级净化：板式G3～F5+袋式F7（F8）+袋式F9

300000级净化：板式G3～F5+袋式F6～F8

舒适性空调：板式G2～F5

同时根据某些工艺要求在空调机组内部设置紫外线杀菌灯、活性炭过滤除臭、臭氧发生器等装置

小结：掌握过滤器过滤原理洁净规范正确的选择过滤器可以减少运行时反复更换过滤器的费用过滤器的合理配置使机内阻力减少从而电机功率减小则控制造价和运行费用都会大大减少因此在现代建筑节能要求下应用于中央空调机组中的过滤器选择尤为重要

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