Experimentelle Forschung und wirtschaftliche Analyse der Lebensdauer von Luftfiltern

Abstraktion

Es wurden Tests zum Widerstand und zur Gewichtseffizienz des Filters durchgeführt und die Änderungsregeln für den Staubhaltewiderstand und die Effizienz des Filters untersucht. Der Energieverbrauch des Filters wurde gemäß der von Eurovent 4 vorgeschlagenen Energieeffizienzberechnungsmethode berechnet /11.

Es zeigt sich, dass die Stromkosten des Filters mit zunehmender Nutzungsdauer und Widerstandsfähigkeit steigen.

Basierend auf der Analyse der Kosten für den Filteraustausch, der Betriebskosten und der Gesamtkosten wird eine Methode vorgeschlagen, um zu bestimmen, wann der Filter ausgetauscht werden sollte.

Die Ergebnisse zeigten, dass die tatsächliche Lebensdauer des Filters höher ist als die in GB/T 14295-2008 angegebene.

Der Zeitpunkt für den Filteraustausch im allgemeinen Zivilbau sollte anhand der Austauschkosten für das Luftvolumen und die Kosten für den Betriebsstromverbrauch festgelegt werden.

Einführungen

Der Einfluss der Luftqualität auf die menschliche Gesundheit ist zu einem der wichtigsten gesellschaftlichen Themen geworden.

Derzeit ist die Außenluftverschmutzung durch PM2,5 in China sehr ernst.Daher entwickelt sich die Luftreinigungsindustrie rasant und Frischluftreinigungsgeräte und Luftreiniger sind weit verbreitet.

Im Jahr 2017 wurden in China etwa 860.000 Frischluftlüftungsgeräte und 7 Millionen Luftreiniger verkauft.Mit dem besseren Bewusstsein für PM2,5 wird die Nutzungsrate von Reinigungsgeräten weiter steigen und sie werden bald zu einem notwendigen Gerät im täglichen Leben werden.Die Beliebtheit dieser Art von Ausrüstung wird direkt von den Anschaffungs- und Betriebskosten beeinflusst, daher ist es von großer Bedeutung, ihre Wirtschaftlichkeit zu untersuchen.

Zu den Hauptparametern des Filters gehören der Druckabfall, die Menge der gesammelten Partikel, die Sammeleffizienz und die Laufzeit.Zur Beurteilung der Filterwechselzeit des Frischluftreinigers können drei Methoden angewendet werden.Die erste besteht darin, die Widerstandsänderung vor und nach dem Filter anhand des Drucksensors zu messen;Die zweite besteht darin, die Partikeldichte am Auslass anhand des Partikelsensors zu messen.Die letzte Möglichkeit besteht darin, die Laufzeit zu messen, also die Laufzeit des Geräts zu messen.

Die traditionelle Theorie des Filteraustauschs besteht darin, die Anschaffungskosten und die Betriebskosten auf der Grundlage der Effizienz auszugleichen.Mit anderen Worten: Der Anstieg des Energieverbrauchs wird durch den Anstieg des Widerstands und der Anschaffungskosten verursacht.

wie in Abbildung 1 dargestellt

Abbildung 1: Kurve von Filterwiderstand und Kosten

Der Zweck dieser Arbeit besteht darin, die Häufigkeit des Filteraustauschs und ihren Einfluss auf die Konstruktion solcher Geräte und Systeme zu untersuchen, indem das Gleichgewicht zwischen den Betriebsenergiekosten, die durch die Erhöhung des Filterwiderstands verursacht werden, und den Anschaffungskosten, die durch den häufigen Austausch entstehen, analysiert wird Filter, unter der Betriebsbedingung eines kleinen Luftvolumens.

1.Filtereffizienz- und Widerstandstests

1.1 Testeinrichtung

Die Filtertestplattform besteht hauptsächlich aus den folgenden Teilen: Luftkanalsystem, Gerät zur künstlichen Stauberzeugung, Messgeräten usw., wie in Abbildung 2 dargestellt.

Abbildung 2. Testanlage

Einsatz des Frequenzumwandlungsventilators im Luftkanalsystem des Labors, um das Betriebsluftvolumen des Filters anzupassen und so die Filterleistung bei unterschiedlichem Luftvolumen zu testen.

1.2 Testprobe

Um die Wiederholbarkeit des Experiments zu erhöhen, wurden drei Luftfilter desselben Herstellers ausgewählt.Da die Filtertypen H11, H12 und H13 auf dem Markt weit verbreitet sind, wurde in diesem Experiment ein Filter der Güteklasse H11 mit einer Größe von 560 mm × 560 mm × 60 mm und einem V-Typ-Chemiefasertyp mit dichter Faltung verwendet, wie in Abbildung 3 dargestellt.

Abbildung 2. TestenProbe

1.3 Testanforderungen

Gemäß den einschlägigen Bestimmungen von GB/T 14295-2008 „Luftfilter“ sollten zusätzlich zu den in den Testnormen geforderten Testbedingungen die folgenden Bedingungen enthalten sein:

1) Während des Tests sollten die Temperatur und Luftfeuchtigkeit der sauberen Luft, die in das Kanalsystem geleitet wird, ähnlich sein;

2) Die zum Testen aller Proben verwendete Staubquelle sollte dieselbe bleiben.

3) Bevor jede Probe getestet wird, sollten im Kanalsystem abgelagerte Staubpartikel mit einer Bürste gereinigt werden;

4) Aufzeichnung der Betriebsstunden des Filters während des Tests, einschließlich des Zeitpunkts der Staubemission und -suspension;

2. Testergebnis und Analyse

2.1 Änderung des Anfangswiderstandes mit der Luftmenge

Der erste Widerstandstest wurde bei einer Luftmenge von 80.140.220.300.380.460.540.600.711.948 m3/h durchgeführt.

Die Änderung des Anfangswiderstandes mit der Luftmenge ist in Abb. 1 dargestellt.4.

Figur 4.Die Änderung des Anfangswiderstands des Filters bei unterschiedlichem Luftvolumen

2.2 Die Änderung der Gewichtseffizienz mit der angesammelten Staubmenge.

In diesem Abschnitt wird hauptsächlich die Filtereffizienz von PM2,5 gemäß den Teststandards der Filterhersteller untersucht. Das Nennluftvolumen des Filters beträgt 508 m3/h.Die gemessenen Gewichtseffizienzwerte der drei Filter bei unterschiedlichen Staubablagerungsmengen sind in Tabelle 1 aufgeführt

Tabelle 1 Die Änderung der Abscheidung mit der abgelagerten Staubmenge

Der gemessene Gewichtseffizienzindex (Abscheidungsindex) von drei Filtern bei unterschiedlichen Staubablagerungsmengen ist in Tabelle 1 aufgeführt

2.3Der Zusammenhang zwischen Widerstand und Staubansammlung

Jeder Filter wurde für die 9-fache Staubemission verwendet.Die ersten 7 Mal wurde eine einzelne Staubemission auf etwa 15,0 g kontrolliert, und die letzten 2 Mal wurde eine einzelne Staubemission auf etwa 30,0 g kontrolliert.

Die Variation des Staubhaltewiderstands ändert sich mit der Menge der Staubansammlung von drei Filtern bei Nennluftstrom und ist in ABB. 5 dargestellt

ABB.5

3.Wirtschaftliche Analyse der Filternutzung

3.1 Nennlebensdauer

GB/T 14295-2008 „Luftfilter“ legt fest, dass, wenn der Filter mit Nennluftkapazität arbeitet und der Endwiderstand das Zweifache des Anfangswiderstands erreicht, die Lebensdauer des Filters als erreicht gilt und der Filter ausgetauscht werden sollte.Nach der Berechnung der Lebensdauer der Filter unter Nennarbeitsbedingungen in diesem Experiment zeigen die Ergebnisse, dass die Lebensdauer dieser drei Filter auf 1674, 1650 bzw. 1518 Stunden geschätzt wurde, was 3,4, 3,3 bzw. 1 Monat entspricht.

3.2 Analyse des Pulververbrauchs

Der obige Wiederholungstest zeigt, dass die Leistung der drei Filter konsistent ist, daher wird Filter 1 als Beispiel für die Energieverbrauchsanalyse herangezogen.

FEIGE.6 Verhältnis zwischen Strompreis und Nutzungstagen des Filters (Luftvolumen 508 m3/h)

Da sich die Austauschkosten des Luftvolumens stark ändern, ändert sich aufgrund des Betriebs des Filters auch die Summe aus Filteraustausch und Stromverbrauch stark, wie in Abb. 1 dargestellt.7. In der Abbildung sind die Gesamtkosten = Betriebsstromkosten + Kosten für den Ersatz des Luftvolumens.

FEIGE.7

Schlussfolgerungen

1) Die tatsächliche Lebensdauer von Filtern mit kleinem Luftvolumen in allgemeinen Zivilgebäuden ist viel höher als die in GB/T 14295-2008 „Luftfilter“ festgelegte und von aktuellen Herstellern empfohlene Lebensdauer.Die tatsächliche Lebensdauer des Filters kann anhand der sich ändernden Gesetze des Filterstromverbrauchs und der Austauschkosten berücksichtigt werden.

2) Es wird eine Bewertungsmethode für den Filteraustausch vorgeschlagen, die auf wirtschaftlichen Überlegungen basiert. Das heißt, die Austauschkosten pro Luftvolumeneinheit und der Betriebsstromverbrauch sollten umfassend berücksichtigt werden, um die Austauschzeit des Filters zu bestimmen.

(Der vollständige Text wurde in HVAC, Band 50, Nr. 5, S. 102-106, 2020 veröffentlicht.)