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1、引言

目前較多工程項(xiàng)目 中央空調(diào) 的空氣處理機(jī)組在使用中很短時(shí)間內(nèi)就需更換過(guò)濾器，大大增加了用戶運(yùn)行成本，同時(shí)造成原材料的浪費(fèi)。因此需要設(shè)計(jì)者，工程承包者了解過(guò)濾器性能為過(guò)濾器的合理選擇成為發(fā)展的趨勢(shì)。

2、過(guò)濾器

2.1過(guò)濾機(jī)理

撞上→粘住

空氣中的塵埃粒子，或隨氣流慣性運(yùn)動(dòng)，或作無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，或受某種場(chǎng)力的作用而移動(dòng)。當(dāng)運(yùn)動(dòng)中的粒子撞到障礙物時(shí)，粒子與障礙物表面間的引力使它粘在障礙物上。

纖維過(guò)濾材料

過(guò)濾材料應(yīng)能：既有效地?cái)r截塵埃粒子，又不對(duì)氣流形成過(guò)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(duì)粒子的無(wú)數(shù)道屏障，纖維間寬闊的空間允許氣流通過(guò)。

慣性原理

大粒子在氣流中作慣性運(yùn)動(dòng)。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(qiáng)，撞擊障礙物的可能性越大，因此過(guò)濾效果越好。

擴(kuò)散原理

小粒子作無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)。對(duì)無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)作數(shù)學(xué)處理時(shí)使用傳質(zhì)學(xué)中“擴(kuò)散”理論，所以有擴(kuò)散原理一說(shuō)。粒子越小，無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)越劇烈，撞擊障礙物的機(jī)會(huì)越多，因此過(guò)濾效果越好。

效率隨塵粒大小而異

過(guò)濾器捕集粉塵的量與未過(guò)濾空氣中的粉塵量之比為“過(guò)濾效率”。小于0.1μm(微米)的粒子主要作擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，粒子越小，效率越高;大于0.5μm的粒子主要作慣性運(yùn)動(dòng)，粒子越大，效率越高。在0.1μm與0.5μm之間，效率有一處最低點(diǎn)。

阻力

纖維使氣流繞行，產(chǎn)生微小阻力。無(wú)數(shù)纖維的阻力之和就是過(guò)濾器的阻力。

過(guò)濾器阻力隨氣流量的增加而提高，通過(guò)增大過(guò)濾材料面積，可以降低穿過(guò)濾料的相對(duì)風(fēng)速，以減小過(guò)濾器阻力。

過(guò)濾器對(duì)氣流形成阻力。過(guò)濾器積灰，阻力增加，當(dāng)阻力增大到某一規(guī)定值時(shí)，過(guò)濾器報(bào)廢。新過(guò)濾器的阻力稱“初阻力”;對(duì)應(yīng)過(guò)濾器報(bào)廢時(shí)的阻力值稱“終阻力”。終阻力的選擇直接關(guān)系到過(guò)濾器的使用壽命、系統(tǒng)風(fēng)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。

過(guò)濾器越臟，阻力增長(zhǎng)越快。過(guò)高的終阻力值并不意味著過(guò)濾器的使用壽命會(huì)明顯延長(zhǎng)，但它會(huì)使空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)量銳減。因此，沒有必要將終阻力值定得過(guò)高。

低效率過(guò)濾器常使用直徑≥10mm的粗纖維濾料。由于纖維間空隙大，過(guò)大的阻力有可能將過(guò)濾器上的積灰吹散，此時(shí)，阻力不再增高，但過(guò)濾效率降為零。因此，要嚴(yán)格限制G4以下過(guò)濾器的終阻力值。

每個(gè)過(guò)濾段都應(yīng)安裝阻力監(jiān)測(cè)裝置。終阻力要靠?jī)x表來(lái)判定，不能僅憑操作者的感覺。

動(dòng)態(tài)性能

被捕捉的粉塵對(duì)氣流產(chǎn)生附加阻力，于是，使用中過(guò)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(guò)濾效率略有改善。

被捕捉的粉塵大都聚集在過(guò)濾材料的迎風(fēng)面上，濾料面積越大，能容納粉塵越多，過(guò)濾壽命越長(zhǎng)。

過(guò)濾器報(bào)廢

濾料上積塵越多，阻力越大。當(dāng)阻力達(dá)到設(shè)計(jì)所不允許的程度時(shí)，過(guò)濾器的壽命就終止了。有時(shí)，過(guò)大的阻力會(huì)使過(guò)濾器上已捕捉到的灰塵飛散，出現(xiàn)此情況，過(guò)濾器需要報(bào)廢。

3、潔凈設(shè)計(jì)規(guī)范

3.1潔凈等級(jí)

1963年，美國(guó)潔凈室標(biāo)準(zhǔn)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(jí)，如100級(jí)、10,000級(jí)、100,000級(jí)。世界上許多國(guó)家都加以效仿。

1999年，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO頒布了一項(xiàng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)《ISO14644-1潔凈室與受控潔凈環(huán)境》第一部分：空氣潔凈度分級(jí)。標(biāo)準(zhǔn)中采用了新的分級(jí)。

2001年，中國(guó)新頒布的潔凈室設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中采用了ISO分級(jí)。

電子工業(yè)和制藥業(yè)是與潔凈室關(guān)系最密切的兩個(gè)行業(yè)。ISO標(biāo)準(zhǔn)一出現(xiàn)，電子行業(yè)立刻改用ISO標(biāo)準(zhǔn)定義的潔凈室級(jí)別，而制藥業(yè)目前仍沿用老的潔凈級(jí)別規(guī)定。中國(guó)1998年版GMP規(guī)范中比前一版增加了個(gè)30萬(wàn)級(jí)。

3.2凈化處理

對(duì)于有潔凈等級(jí)要求的空調(diào)機(jī)組空氣過(guò)濾器的選用布置和安裝方式，應(yīng)符合下列要求：

1、初效空氣過(guò)濾器不應(yīng)選用浸油式過(guò)濾器。

2、中效空氣過(guò)濾器宜集中設(shè)置在凈化空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的正壓段。

3、高效空氣過(guò)濾器或亞高效空氣過(guò)濾器宜設(shè)置在凈化空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)末端。

4、中效、亞高效、高效空氣過(guò)濾器宜按額定風(fēng)量選用。

5、阻力、效率相近的高效空氣過(guò)濾器宜設(shè)置在同一潔凈室內(nèi)。

6、高效空氣過(guò)濾器安裝方式應(yīng)簡(jiǎn)便可靠，易于檢漏和更換。

4、過(guò)濾器合理選擇

一般情況下，最末一級(jí)過(guò)濾器決定空氣凈化的程度，上游的各級(jí)過(guò)濾器只起保護(hù)作用，它保護(hù)下風(fēng)端過(guò)濾器以延長(zhǎng)其使用壽命，或保護(hù)空調(diào)系統(tǒng)以確保其正常工作。

空調(diào)設(shè)計(jì)中，應(yīng)首先根據(jù)用戶的潔凈要求確定最末一級(jí)過(guò)濾器的效率，然后，選擇起保護(hù)作用的過(guò)濾器，如果這級(jí)過(guò)濾器亦需保護(hù)，再在它的上風(fēng)端增設(shè)過(guò)濾器。起保護(hù)作用的過(guò)濾器統(tǒng)稱“預(yù)過(guò)濾器”。

應(yīng)妥善匹配各級(jí)過(guò)濾器的效率。若相鄰兩級(jí)過(guò)濾器的效率規(guī)格相差太大，則前一級(jí)起不到保護(hù)后一級(jí)的作用;若兩級(jí)相差不大，則后一級(jí)負(fù)擔(dān)太小。

潔凈室末端高效過(guò)濾器的使用壽命應(yīng)為5～15年，影響使用壽命的最主要因素是預(yù)過(guò)濾器的優(yōu)劣。

當(dāng)使用“G～F～H～U”效率規(guī)格分類時(shí)，可方便地估計(jì)所需各級(jí)過(guò)濾器的效率。在G2～H12中，每隔2～4檔設(shè)置一級(jí)過(guò)濾器。例如：G4→F7→H10，其中，末端H10(亞高效)過(guò)濾器決定送風(fēng)的潔凈水平，F(xiàn)7保護(hù)H10，G4保護(hù)F7。

潔凈室末端高效(HEPA)過(guò)濾器前要有效率規(guī)格不低于F8的過(guò)濾器來(lái)保護(hù);超高效(ULPA)過(guò)濾器前可選用F9～H11的過(guò)濾器。中央空調(diào)本身應(yīng)有效率規(guī)格不低于F5的過(guò)濾器來(lái)保護(hù)。

在無(wú)風(fēng)沙、低污染地區(qū)，F(xiàn)7過(guò)濾器前可不設(shè)預(yù)過(guò)濾器;在城市中央空調(diào)系統(tǒng)中，G3～F6是常見的初級(jí)過(guò)濾器。

究竟應(yīng)設(shè)什么效率級(jí)別的預(yù)過(guò)濾器來(lái)保護(hù)后一級(jí)過(guò)濾器，這需要設(shè)計(jì)師和現(xiàn)場(chǎng)工程師將使用環(huán)境、備件費(fèi)用、運(yùn)行能耗、維護(hù)費(fèi)用等因素綜合考慮后決定。

過(guò)濾器的使用壽命同時(shí)還取決于過(guò)濾面積和過(guò)濾材料的選擇。過(guò)濾器中濾材的展開面積經(jīng)常是過(guò)濾器迎風(fēng)面的數(shù)倍、數(shù)十倍，有時(shí)達(dá)到一百倍。過(guò)濾面積大，能容納的粉塵就多，過(guò)濾器的使用壽命就長(zhǎng)。過(guò)濾面積大，氣流穿過(guò)材料的速度就低，過(guò)濾器的阻力就小。增加過(guò)濾面積是延長(zhǎng)過(guò)濾器使用壽命的最有效手段。

經(jīng)驗(yàn)表明，對(duì)于同種結(jié)構(gòu)、同樣濾材的過(guò)濾器，當(dāng)終阻力確定時(shí)，過(guò)濾面積增加50%,過(guò)濾器的使用壽命會(huì)延長(zhǎng)70%～80%;面積增加一倍，過(guò)濾器的使用壽命約是原來(lái)的三倍。

使用壽命的延長(zhǎng)還意味著維護(hù)人工費(fèi)用的減少和風(fēng)險(xiǎn)的減少。此外，過(guò)濾面積增大后初阻力會(huì)降低，空調(diào)系統(tǒng)的能耗費(fèi)用也會(huì)少些。對(duì)最終用戶來(lái)說(shuō)，選用過(guò)濾面積大的過(guò)濾器肯定合算。

一般通風(fēng)與潔凈室用的大多數(shù)過(guò)濾器是一次性的，它們或無(wú)法清洗，或從經(jīng)濟(jì)角度上考慮不值得清洗。效率高的過(guò)濾器，使用場(chǎng)合都很講究，過(guò)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(yàn)手段來(lái)證明這一點(diǎn)。

傳統(tǒng)上有的清洗+方法是用水沖加手搓，所以可清洗過(guò)濾器的濾材要結(jié)實(shí)，如制造G2～G4效率過(guò)濾器的粗纖維材料，當(dāng)然，你還要判斷過(guò)濾器輔助材料是否抗水。F6以上效率通風(fēng)過(guò)濾器的過(guò)濾材料，其纖維一般在∮0.5～∮5μm之間，它不結(jié)實(shí)，經(jīng)不住揉搓，因此，F(xiàn)6以上的過(guò)濾器大都是一次性的。實(shí)際上，你一看材料，就能判斷出它是否能清洗。

發(fā)達(dá)國(guó)家的用戶很少去清洗過(guò)濾器，盡管有些原則上是可以清洗的，這是由于清洗過(guò)濾器的勞動(dòng)強(qiáng)度大、勞務(wù)費(fèi)用高，而過(guò)濾價(jià)格又相對(duì)低廉。

4、空調(diào)廠家過(guò)濾器配置

國(guó)內(nèi)空調(diào)廠家一般根據(jù)潔凈等級(jí)進(jìn)行過(guò)濾器的選型配置：

100級(jí)凈化：板式G4(F5)+袋式F7(F8)+袋式F9+板式H13+(風(fēng)道末端FFU過(guò)濾單元);

1000級(jí)凈化：板式G4(F5)+袋式F7(F8)+袋式F9+板式H11+(風(fēng)道末端FFU過(guò)濾單元);

10000級(jí)凈化：板式G4(F5)+袋式F7(F8)+袋式F9+板式H11;

100000級(jí)凈化：板式G3～F5+袋式F7(F8)+袋式F9;

300000級(jí)凈化：板式G3～F5+袋式F6～F8;

舒適性空調(diào)：板式G2～F5。

同時(shí)根據(jù)某些工藝要求，在空調(diào)機(jī)組內(nèi)部設(shè)置紫外線殺菌燈、活性炭過(guò)濾除臭、臭氧發(fā)生器等裝置。

小結(jié)：掌握過(guò)濾器過(guò)濾原理，潔凈規(guī)范，正確的選擇過(guò)濾器，可以減少運(yùn)行時(shí)反復(fù)更換過(guò)濾器的費(fèi)用，過(guò)濾器的合理配置使機(jī)內(nèi)阻力減少，從而電機(jī)功率減小，則控制造價(jià)和運(yùn)行費(fèi)用都會(huì)大大減少。因此在現(xiàn)代建筑節(jié)能要求下，應(yīng)用于中央空調(diào)機(jī)組中的過(guò)濾器選擇尤為重要。