1.空氣過濾器主要參數
1.1凈化空調通風系統過濾器尺寸
⑴空調通風系統中的過濾器;無論是框式、袋式或W式,名義尺寸通常為610mmX610mm,實際上就是24″X24″的規格,對應的外框尺寸則因生產廠不同單邊分別為592mm至597mm。
⑵凈化系統末端用的高效過濾器,發達始終以610mm(24″)為主,其派生尺寸為203mm、305mm、762mm、915mm、1219mm、1524mm、1829mm(8″、12″、30″、36″、48″、60″、72″)。
⑶常用的無隔板高效過濾器尺寸基本上的相同,有隔板高效過濾器的常用尺寸有484mmX484mmX220mm(GB-01型)和630mmX630mmX220mm(GB-03型),這里的GB,其中G是代表過濾器,B是代表玻璃纖維。
1.2過濾器的額定風量
⑴過濾器的額定風量是該過濾器可以通過的最大風量,它取決于過濾材料的面積(不是過濾器的面積,過濾材料的面積經常是過濾器迎風面積的數十倍),如通過過濾材料的氣流速度相同,過濾材料的面積大,通過的風量也大,目前同樣結構過濾器的額定風量均取決于過濾器的尺寸大小。
⑵同種結構、同樣濾料的過濾器,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%,當過濾面積增加一倍時,過濾器的使用壽命會是原來的三倍左右。
1.3過濾器的初阻力和終阻力
⑴過濾器對氣流形成阻力,過濾器的積灰隨著使用時間的增加而增加,當過濾器的阻力增加到某一規定值時,過濾器就報廢。
⑵新過濾器的阻力稱“初阻力”,對應過濾器報廢時的阻力值稱作“終阻力”,在某些過濾器的樣本上有“終阻力”參數,空調工程師也可以根據現場情況改變產品原設計的終阻力值。大多數情況下,使用現場的過濾器終阻力是初阻力的2-4倍。
⑶下表給出了各種過濾效率規格的建議終阻力值。
終阻力建議值
過濾效率規格(%)建議終阻力(Pa)
G3(粗效)100-200
G4150-250
F5-F6(中效)250-300
F7-F8(高中效)300-400
F9-H11(亞高效)400-450
⑷低效率過濾器常使用直徑≥10μm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落,此時,阻力不再增高,但過濾效率為零。因此,要嚴格限制G4以下過濾器的終止阻力值。
⑸為保證各級過濾器的有效使用,每個過濾段建議要安裝阻力監測裝置,的阻力監測裝置是U形管壓差計。斜管壓差計比U形管壓差計準確度高,外形也更美觀。指針式壓差表檔次和價格都高一些。
⑹自控系統對壓差的控制一般都采用差壓變送器,差壓變送器可以將阻力變成電流或電壓信號輸送給控制系統,如加上差壓開關,就可以組成終阻力報警裝置。
1.4過濾效率
⑴空氣過濾器的“過濾效率”是指通過該過濾器被捕捉的粉塵量與原空氣含塵量之比:
⑵過濾效率的確定是與測試方法分不開的,對同一只過濾器采用不同的測試方法進行測試,得出的效率值就不一樣。所以,離開測試方法,過濾效率就無從談起。
⑶不同效率、不同國家、不同廠商所使用的測試方法不盡相同。如果你一定要知道具體的效率數據,請別忘記規定具體的試驗方法和計算效率的方法。
1.5容塵量
⑴過濾器的容塵量是指過濾器在特定試驗條件下,容納特定試驗粉塵的重量。這里的特定是指:
A.標準試驗風洞,以及相關試驗與測量設備;
B.比實際大氣塵顆粒大得多的標準“道路塵”*;
*歐美標準規定的試驗粉塵俗稱ASHRAE塵,其成份是AC細灰中混入規定比例的細炭黑和短纖維,所謂AC細灰就是美國亞利桑那荒漠地帶某特定地點的浮塵(ArizonaRoadDust)。日本規定用自己的“關東亞黏土”,中國曾規定用黃土高原的浮塵。
C.委托方與試驗方商定,或標準規定的試驗方法與計算方法;
D.委托方與試驗方商定的終止試驗條件。
⑵容塵量并非過濾器報廢時容納大氣粉塵的重量。
⑶容塵量與過濾器實際容納粉塵的重量沒有直接對應關系,孤立的容塵量數據對用戶沒有任何意義。只有試驗條件和試驗粉塵相同時,才能比較過濾器的使用壽命。
⑷在做容塵量測量時,要對過濾器進行破壞性發塵試驗。
2.過濾器分類
2.1中國效率分級
⑴一般通風用過濾器有兩項國家標準,這兩項標準均按新過濾器的計數法效率分級。
⑵GB12218-89標準分五級,具體要求見下表;
⑶GB/T14295-93標準分四級,具體要求見下表;
⑷中國現有的標準計數法與國外計數法的主要差別是;
A.國內僅測量新過濾器效率,國外測量發塵試驗全過程的過濾器效率;
B.國內測量大于某粒徑全部粒子的過濾效率,國外測量某粒徑段粒子的效率;
C.國外計數測量時使用標準粉塵,國內使用大氣粉塵。
⑸高效過濾器分類的國家標準GB13354-92規定:
A.按GB6165規定的鈉焰法測試,其效率≥99.9%的過濾器,稱為高效過濾器。
B.對粒徑≥0.1μm粒子,其過濾效率≥99.999%的過濾器,稱為超高效過濾器.(也有稱做“甚高效”過濾器)。
2.2歐洲效率分級
⑴歐洲現行過濾器效率分級請見下表:
*當試驗終阻力為450Pa時,對0.4μm處的平均計數效率值相當于比色法效率值。
由于是發塵試驗,平均計數效率值高于中國現行方法測出的初始效率。
歐洲標準化協會新的計數法標準將取代原有EN779中規定的比色法。
2.3過濾器效率規格比較
為了方便對比可能面對的幾種效率規格,我國研究過濾器專家蔡杰博士專門設計了一張效率比較圖,蔡博士聲明;該比較圖僅供參考,如果希望準確,則應參照各種試驗方法和效率規定的定義。
3.過濾器過濾效率測試方法
3.1計重法Arrestance
⑴計重法一般用于測量中央空調系統中作為預過濾的低效率過濾器。
⑵將過濾器裝在標準試驗風洞內,上風端連續發塵,每隔一段時間,測量穿過過濾器的粉塵重量(或過濾器上的集塵量),由此得到過濾器在該階段按粉塵重量計算的過濾效率。計重效率是各試驗階段效率依發塵量的加權平均值。
⑶試驗用的塵源為大粒徑、高濃度標準粉塵,各國使用的粉塵是不相同的。
⑷計重法試驗的終止試驗條件為:和用戶約定的終阻力值,或試驗者自己規定的終阻力值,終阻力值不同,計重效率就不同。
⑸計重法試驗是破壞性試驗,不能用作產品生產中的性能檢驗。
⑹計重法試驗的相關標準:
美國標準:ANSI/ASHRAE52.1-1992
英國標準:EN779-1993
中國標準:GB12218-1989
3.2比色法Dust-spot
⑴比色法用于測量效率較高的一般通風用過濾器,中央空調系統中的大部份過濾器屬于這種過濾器。
⑵試驗臺與試驗粉塵與計重法相同。
⑶用裝有高效濾紙的采樣頭在過濾器前后采樣,每經過一段發塵試驗,測量不發塵狀態下過濾器前后采樣點采樣頭上高效濾紙的通光量,通過比較濾紙通光量的差別,用規定計算方法得出所謂“過濾效率”,比色效率是各試驗階段效率依發塵量的加權平均值。
⑷終止試驗條件與計重法相似:和用戶約定的終阻力值,或試驗者自己規定的終阻力值,終阻力值不同,比色效率就不同。
⑸比色法試驗是破壞性試驗,不能用作產品生產中的性能檢驗。
⑹計重法試驗的相關標準:
美國標準:ANSI/ASHRAE52.1-1992
英國標準:EN779-1993
中國從來沒有使用過比色法,國內也沒有比色法試驗臺。
⑺比色法曾經是國外通行的試驗方法,這種方法正逐漸被計數法所取代。
3.3大氣塵計數法
⑴中國對一般用通風過濾器的效率分級是建立在大氣塵計數法基礎上的,中國的計數法標準早于歐美,但應為它是建立在20世紀80年代國產計數器和相應測量水平面上,所以方法比較粗糙。
⑵塵源為大氣中的“大氣塵”。
⑶測量粉塵顆粒數的儀器為普通光學或激光粒子計數器。
⑷大氣塵計數法的效率值只代表新過濾器的初始效率。
⑸標準:GB12218-1989。
3.4計數法ParticleEfficiency
⑴試驗臺和發塵用的高濃度試驗粉塵與計重法和比色法所用的類似。
⑵粉塵的“量”是微小粒徑段顆粒物的個數,測量粉塵顆粒數的儀器為激光粒子計數器。
⑶試驗過程中,在每次發塵試驗的之前和之后,進行計數測量,并計算對各種粒徑顆粒的過濾效率。當達到終止試驗的條件時停止試驗,過濾器的典型效率值是在規定粒徑范圍內,各個階段瞬時效率依發塵量的加權平均值。
⑷計數效率不再是單一數據,而是一條沿不同粒徑的過濾效率曲線。歐洲的試驗表明,當試驗的終阻力為450Pa時,0.4μm處的計數效率值與傳統比色法的效率值接近。
⑸歐洲標準規定,計數測量時使用特定的多分散用液滴,如用Laskin噴管吹出的DENS噴霧,或使用聚苯乙烯乳膠球(Latex)。*
*聚苯乙烯乳膠球(Latex)經常用作標定粒子計數器的標準粒子。
⑹美國標準規定,計數測量使用漂白粉。針對不同擋次的過濾器測量不同粒徑范圍的效率值,其試驗終阻力也因效率檔次不同而不同。
⑺完整的計數效率測試是破壞性試驗,不能用于產品的日常檢驗,制造廠可省去發塵過程,僅測量過濾器的初始計數效率。
⑻計數法試驗的相關標準:
美國標準:ASHRAE52.2-1999歐洲標準:PREN779(CEN草案,1999年,該標準將取代EN779:1993年規定的比色法)。
⑼比色法曾經是國外通行的試驗方法,這種方法正逐漸被計數法所取代。
3.5油霧法OilMist
⑴油霧法曾在前蘇聯、聯邦德國和中國通用,現國外已經停止使用,中國也祗有部份濾材生產廠使用。
⑵塵源為油霧,德國規定用石蠟油,油霧粒徑0.3μm-0.5μm。中國標準對油的種類未做具體規定,祗規定油霧平均直徑為0.28μm-0.34μm,“量”是微小粒徑段顆粒物的個數,測量粉塵顆粒數的儀器為激光粒子計數器。
⑶試驗過程中,測試的“量”為含油霧空氣的濁度,測試儀器為濁度計,以氣樣的濁度差別來判定過濾器(或過濾材料)對油霧顆粒的過濾效率。
⑷相關標準:中國標準:GB6165–85德國標準:DIN24184–1990。
3.6鈉焰法SodiumFlame
⑴鈉焰法起源于英國,20世紀70至90年代在歐洲部份國家通行,隨著掃描法的普及,國際上已經不再使用鈉焰法,現中國仍有相當一部份高效過濾器的生產廠家在使用鈉焰法。
⑵塵源單分散相氯化鈉(Nacl)鹽霧,測試的“量”為含鹽霧時氫氣火焰的亮度,主要儀器為光度計。
⑶氯化鈉溶液霧化后的氣溶膠其粒徑在0.2μm-2.0μm,中值粒徑約為0.6μm,對國內現有裝置的實測結果為0.50μm。
⑷測試過程中,鹽水在壓縮空氣的攪動下飛濺,經干燥形成的微小測試鹽霧進入風道,在過濾器前后分別采樣,含鹽霧的氣樣使氫氣火焰的顏色變藍,亮度增加,以火焰亮度來判斷空氣的鹽霧濃度,并以此來確定過濾器對鹽堿的過濾效率。
⑸相關標準:中國標準:GB6165–85英國標準:BS3928–1969歐洲標準:EuroventS4/4。
3.7DOP法DioctylPhthalate
⑴DOP的中文譯名為,是塑料工業一種常用的增塑劑,也是一種常見的清洗劑,用0.3μm的DOP液滴做塵源測試高效過濾器過濾效率的方法稱為DOP法,得出的過濾效率稱為DOP效率,這種測試方法起源于美國,在國際上通行,中國從未實行過。
⑵將DOP液體加熱成蒸汽,蒸氣在特定條件下冷凝成微小液滴,去掉過大和過小的液滴后留下0.3μm*的作為塵源,這種方法也稱為“熱DOP法”。
*規定使用0.3μm塵粒因為早期人們認為過濾器對0.3μm的粉塵最難過濾。
⑶DOP液體用壓縮空氣鼓氣泡,通過Laskin噴管飛濺產生霧態人工塵的稱為“冷DOP法”,冷DOP法產生的是多分散項DOP粉塵,粒徑在0.1μm-1.0μm,≥0.35μm的占90%以上,在對通風過濾器測試和對過濾器進行掃描測試時,人們經常使用冷DOP法。
⑷利用多分散的DOP測得的過濾器效率比用單分散的為高,兩者現尚無轉換關系可循。
⑸霧狀DOP0.3μm微小液滴進入風道,測量過濾器前后氣樣的濁度,可確定過濾器對0.3μm粉塵的過濾效率。
⑹DOP用于高效過濾器的測試已經有近40年的歷史,近幾年來懷疑其所含環苯是致癌物質,現改用單分散的DOSDEHS,這些物質對IC及盤片驅動器的生產有害,因此現常用粒徑在0.1μm-1.0μm的單分散聚苯乙烯乳膠球(SPLS)。
⑺相關標準:用標準:MIL-STD-282。
3.8計數掃描法(MPPS法)MostPenetratiableParticulateSize
⑴目前國際上高效過濾器的主流試驗方法。
⑵用計數器對過濾器的整個出風面進行連續掃描檢驗,計數器給出每一點粉塵的個數和粒徑,這種方法不僅能測量過濾器的平均效率,還可以比較各點的局部效率。
⑶MPPS法顧名思義是要測量出容易穿透的粉塵粒徑的過濾效率,歐洲人的經驗表明,容易穿透的粉塵粒徑在0.1μm-0.25μm之間的某一點,美國標準干脆規定只測量0.1μm-0.2μm區間。
⑷試驗中使用的塵源是Laskin噴管產生的多分散相DOP液滴,或確定粒徑的固體粉塵。
⑸若測試中使用的是凝結核計數器,則必須采用粒徑已知的單分散相試驗粉塵。
⑹MPPS法是測試高效過濾器的方法,用這種方法替代其他各種傳統的測試方法是必然的趨勢。
⑺相關標準:美國標準:IES-RP–CC007.1-1992歐洲標準:EN1882.1–1882.5–1998-2000。
3.9光度計掃描
⑴光度計掃描檢漏的方法沒有相應標準可依。
⑵用光度計對過濾器的整個出風面進行掃描檢漏,這種掃描方法能快速、準確地找到過濾器的漏點,由于塵源一般為多分散相,光度計本身又不能確定粉塵粒徑,所以這種掃描法給出的“過濾效率”沒有什么實際意義。
⑶光度計掃描法對生產過程的質量控制很有效,所用的測試設備又比較簡單,有些生產廠認為只要對濾料的品質和規格嚴格控制,過濾器的效率就已經確定了,因此僅進行以檢漏為目的的光度計掃描就可以保證過濾器質量,但這種理念用戶不太容易接受。
3.10熒光法Uranine
⑴只有法國使用,目前僅限于對部份核工業過濾器的測試,實際上法國過濾器廠過去最常使用的是DOP法,而不是自己規定的熒光法,現在法國人又將歐洲標準化協會的計數法定為國家標準,熒光法更少使用了。
⑵熒光法的試驗塵源為噴霧器產生的熒光素鈉粉塵,根據法國標準,發塵裝置產生的粉塵粒徑的計數平均值為0.08μm,粒徑的體積平均值為0.15μm。
⑶試驗過程中在過濾器前后采樣,然后用水溶解采樣濾紙上的熒光素鈉,再測量含熒光素鈉水溶液在特定條件下的熒光亮度,這一亮度間接地反映出粉塵的重量,以過濾器前后樣品的熒光亮度差別來判斷過濾器的效率。
⑷相關標準:法國標準:NFX44-011-1972。
3.11其他檢方法
⑴變風量檢漏,如果降低風量后過濾器效率降低,則肯定有漏點,變風量檢查只能判斷過濾器是否有漏,但不能對漏點定位。
⑵發煙檢漏,在暗室中,在過濾器上游發煙,用一束強光去照射過濾器的出風面,當過濾器有漏點時,可以明顯看出漏點處有一縷青煙,這種方法可以準確地對漏點定位。
⑶無污染檢驗,有些用戶擔心試驗用的粉塵污染過濾器,他們經常要求過濾器制造廠家使用他們認為安全的固體顆粒粉塵;有些制藥廠要求直接使用室外大氣塵。
4.過濾器的應用
4.1合理確定各級過濾器效率
⑴通常情況下,最末一級過濾器決定空氣的凈化程度。
⑵上游的各級過濾器祗起保護作用,統稱“預過濾器”。
⑶應妥善配置各級過濾器的效率,若相鄰兩級過濾器的效率規格相差太大,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。
⑷合理的配置是每隔2–4檔設置一級過濾器,按歐洲現行過濾器效率分級,如末端使用H13高效過濾器,前級可選用F5–F8–H10三通級保護,末H13高效過濾器的使用壽命高達八年。
⑸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本身質量的優劣和配置是否合理。
⑹潔凈室末端高效過濾器前要有效率不低于F8的過濾器來保護。
⑺在城市中央空調系統中,G3–F6是常見的初級過濾器。
⑻要點:末級過濾器的性能要可靠,預過濾器的效率和配置要合理,初級過濾器的維護要方便。
4.2高效過濾器的選用
⑴通常情況下,同材質的過濾器,效率高的阻力大,價格也高。
⑵高潔凈度要求的潔凈室可以選用效率較高的HEPA或ULPA過濾器,低潔凈度要求的潔凈室可以選用效率較低的HEPA過濾器。
⑶高發塵量下過濾器效率的變化,對潔凈室潔凈度的影響不大,因此潔凈度要求不高的潔凈室不宜選用較高效率的高效過濾器。
⑷低發塵量下,較高效率的高效過濾器在低風速時對潔凈度有明顯的好處。因此,對要求高潔凈度的潔凈室在選用較高效率過濾器的同時,要降低其迎面風速。
4.3風速對過濾器的影響
⑴在絕大多數情況下,風速越低,過濾器的使用效果越好。
⑵對于高效過濾器,風速減少一半,粉塵的透過率會降低一個數量級(效率數值增加一個9),風速增加一倍,透過率會增加一個數量級(效率數值降低一個9)。
⑶對于高效過濾器,氣流穿過濾材的速度一般在0.01-0.04m/s,在這個范圍內過濾器的阻力和過濾風量呈正比關系。如果一臺額定風量為1000m3/h的過濾器,其初阻力為250Pa,但在使用中其實際風量祗有500m3/h時,它的初阻力可降為125Pa。
⑷一般通風用過濾器,氣流穿過濾材的速度在0.13-1.0m/s范圍內,阻力與風量不再是線性關系,而是一條上揚的弧線,當風量增加30%,阻力可能為增加50%。
⑸過濾器阻力是一個非常重要的參數,不要忘掉向過濾器供應商索要風量-阻力曲線。
4.4選用過濾面積大的過濾器
⑴此地講的過濾面積是過濾器過濾材料的面積,一只過濾器的過濾面積經常是過濾器迎風面積的數倍、數十倍,甚至上百倍。
⑵過濾面積大,穿過濾材的氣流速度就低減,過濾器的阻力就小,同時能容納的粉塵就多。因此,增加過濾面積是延長過濾器使用壽命*的手段。
⑶經驗表明,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%時,過濾器的使用壽命會增加70–80%,當過濾面積增加一倍時,過濾器的使用壽命是原來的三倍。
⑷過濾面積大小對過濾效率沒有多大影響。
⑸對最終用戶來說,選用過濾面積大的過濾器肯定合算。
4.5高效過濾器必須經過逐臺測試
⑴各過濾器制造商可能采用不同的測試方法,但底線是必須對每臺高效過濾器進行例行測試。
⑵過濾器有漏點是致命傷,目測是看不出過濾器的漏點的,一臺有漏點的高效過濾器在高潔凈度場合足以使整個工程失敗,選用未經逐臺測試的高效過濾器,就要承擔工程失敗的風險。
⑶要注意,許多過濾器制造商提供的第三方檢驗報告和產品鑒定書僅僅代表送檢樣品的性能,不能保證你的那批過濾器是合格品。
4.6中央空調系統過濾器的選擇
⑴中央空調系統要求有好的過濾器來保護,如果選用低效率過濾器,中央空調系統就會產生下列毛病:
●氣道阻塞、風機結垢,使風量減小;
●送風口附近會產生風口黑漬;
●換熱部件效率降低;
●溫濕度等測量與控制元件失靈;
●動態末端送風裝置失靈;
●全熱交換裝置失效;
●管道內的積灰,因其溫濕度適中,是微生物繁衍的理想場所。
⑵發達國家的經驗表明,中央空調系統當使用F5過濾器時,每5–8年需清掃一次,當使用F5過濾器時,30年不需要清掃。
⑶好的空調系統,過濾器效率規格應選F6–F7。
⑷在發達國家,清掃空調系統的費用是好與壞過濾器差價的20倍。
⑸要點:中央空調系統本身需要好的過濾器保護,低效率過濾器將會讓用戶和承包商付出昂貴的代價,F7效率過濾器保護空調系統30年。
4.7汽車涂裝(噴漆)線選用的空氣過濾器
⑴若5μm的粉塵混入漆層,人的肉眼就可以看到由粉塵造成的瑕點,汽車制造廠為了保證轎車表面的油漆質量,必須使用大量空氣過濾器,以清除噴漆和烘烤生產線空氣中的粉塵。
⑵噴漆線是一個很長的隧道,車身沿隧道行走,隧道頂部覆蓋一層厚實的無紡布,這層無紡布既起阻尼均流作用,又起過濾作用,這層阻尼材料的效率規格大致相當于F5,其實過濾效率在此并不重要,重要的是材料本身要均勻,不掉毛,運輸、儲存、加工和安裝過程中要注意別讓灰塵污染材料。
⑶噴漆線的主過濾器設在阻尼層的上方,決定噴漆環境潔凈水平的是這一級過濾器,這一級過濾器的效率規格為F5–F7的袋式過濾器,其規格大都選用592mmX592mm(24″X24″)的通用產品。
⑷在涂裝車間的烘烤生產線上,送入的空氣要預熱到200°C左右,由于加熱裝置可能發塵,所以空氣過濾器要放在熱空氣一端,這就要求過濾器能長期承受200-250°C的高溫,此處過濾器的效率規格一般為F7–F8的耐高溫有隔板過濾器。
⑸涂裝車間所用戶的過濾器特別忌諱硅酮,因為金屬表面若沾上一點硅酮,漆層就會起泡,汽車廠明文規定禁用任何硅酮。
⑹一個中等規模的涂裝車間,年過濾器用量價值在200–400萬元之間。
4.8核工業用的過濾器
⑴核工業用的過濾器,其原理和結構與其他行業用的過濾器沒有多大差別。
⑵核工業用的過濾器要經受更多的檢測項目,要經過更多的認證,而這些檢驗和認證經常是由與核工業有關的專門機構來做。
4.9吸塵器中的過濾器
⑴老式的吸塵器因為沒有裝合格的過濾器,往往成了“發塵器”,一端吸入雜物,另一端排放出細小的灰塵。
⑵好的吸塵器配備了排風過濾器,吸塵器中排風過濾器的效率規格一般為F7(對0.4μm粉塵的平均過濾效率為80%-90%),能夠阻擋住大部份可吸入顆粒。
⑶市場上也有供應用高效過濾器作排風過濾器的吸塵器。
4.10過濾器的清洗與一次性
⑴空調系統與潔凈室用的大多數過濾器都是一次性的,有的過濾器是無法清洗,有的過濾器從經濟角度考慮是不值得清洗。
⑵清洗劑可能為破壞濾材的過濾效果。