Recherche expérimentale et analyse économique de la durée de vie des filtres à air

Abstraction

Des tests ont été effectués sur la résistance et l'efficacité pondérale du filtre, et les règles de changement de la résistance à la poussière et de l'efficacité du filtre ont été explorées, la consommation énergétique du filtre a été calculée selon la méthode de calcul de l'efficacité énergétique proposée par Eurovent 4 /11.

On constate que les coûts d'électricité du filtre augmentent avec l'augmentation du temps d'utilisation et de la résistance.

Sur la base de l'analyse du coût de remplacement du filtre, du coût d'exploitation et du coût global, une méthode pour déterminer quand le filtre doit être remplacé est proposée.

Les résultats ont montré que la durée de vie réelle du filtre est supérieure à celle spécifiée dans GB/T 14295-2008.

Le moment du remplacement du filtre dans les bâtiments civils généraux doit être décidé en fonction des coûts de remplacement du volume d'air et des coûts de consommation d'énergie de fonctionnement.

Présentations

L'influence de la qualité de l'air sur la santé humaine est devenue l'un des enjeux les plus importants de la société.

Actuellement, la pollution de l'air extérieur représentée par les PM2,5 est très grave en Chine.Par conséquent, l'industrie de la purification de l'air se développe rapidement et les équipements de purification de l'air frais et les purificateurs d'air ont été largement utilisés.

En 2017, environ 860 000 ventilateurs d'air frais et 7 millions de purificateurs ont été vendus en Chine.Avec une meilleure prise de conscience des PM2,5, le taux d'utilisation des équipements de purification augmentera encore et deviendra bientôt un équipement nécessaire dans la vie quotidienne.La popularité de ce type d'équipement est directement affectée par son coût d'achat et son coût de fonctionnement, il est donc très important d'étudier son économie.

Les principaux paramètres du filtre comprennent la perte de charge, la quantité de particules collectées, l'efficacité de collecte et le temps de fonctionnement.Trois méthodes peuvent être adoptées pour juger du temps de remplacement du filtre du purificateur d'air frais.La première consiste à mesurer le changement de résistance avant et après le filtre en fonction du dispositif de détection de pression ;La seconde consiste à mesurer la densité de matière particulaire à la sortie selon le dispositif de détection de particules.Le dernier est par le temps de fonctionnement, c'est-à-dire la mesure du temps de fonctionnement de l'équipement.

La théorie traditionnelle du remplacement des filtres consiste à équilibrer le coût d'achat et le coût de fonctionnement en fonction de l'efficacité.En d'autres termes, l'augmentation de la consommation d'énergie est causée par l'augmentation de la résistance et du coût d'achat.

comme le montre la figure 1

Figure 1 la courbe de résistance et de coût du filtre

Le but de cet article est d'explorer la fréquence de remplacement des filtres et son influence sur la conception de tels équipements et systèmes en analysant l'équilibre entre le coût énergétique de fonctionnement causé par l'augmentation de la résistance du filtre et le coût d'achat produit par le remplacement fréquent des filtres. filtre, dans les conditions de fonctionnement d'un petit volume d'air.

1. Tests d'efficacité et de résistance du filtre

1.1 Installation d'essai

La plate-forme de test de filtre est principalement composée des éléments suivants : système de conduits d'air, dispositif de génération de poussière artificielle, équipement de mesure, etc., comme illustré à la figure 2.

Figure 2. Installation d'essai

Adopter le ventilateur de conversion de fréquence dans le système de conduits d'air du laboratoire pour ajuster le volume d'air de fonctionnement du filtre, ainsi pour tester les performances du filtre sous différents volumes d'air.

1.2 Échantillon de test

Afin d'améliorer la répétabilité de l'expérience, 3 filtres à air produits par le même fabricant ont été sélectionnés.Comme les filtres de type H11, H12 et H13 sont largement utilisés sur le marché, un filtre de qualité H11 a été utilisé dans cette expérience, avec une taille de 560 mm × 560 mm × 60 mm, type de pliage dense de fibres chimiques de type V, comme illustré à la figure 3.

Figure 2. TestGoûter

1.3 Exigences d'essai

Conformément aux dispositions pertinentes de GB/T 14295-2008 "Filtre à air", en plus des conditions d'essai requises dans les normes d'essai, les conditions suivantes doivent être incluses :

1) Pendant le test, la température et l'humidité de l'air pur envoyé dans le système de conduits doivent être similaires ;

2) La source de poussière utilisée pour tester tous les échantillons doit rester la même.

3) Avant que chaque échantillon ne soit testé, les particules de poussière déposées dans le système de conduits doivent être nettoyées avec une brosse ;

4) Enregistrement des heures de fonctionnement du filtre pendant le test, y compris le temps d'émission et de suspension de la poussière ;

2. Résultat du test et analyse

2.1 Modification de la résistance initiale avec le volume d'air

Le test de résistance initial a été effectué au volume d'air de 80 140 220 300 380 460 540 600 711 948 m3/h.

La variation de la résistance initiale avec le volume d'air est illustrée à la Fig.4.

Figure 4.Le changement de la résistance initiale du filtre sous différents volumes d'air

2.2 Le changement d'efficacité pondérale avec la quantité de poussière accumulée.

Ce passage étudie principalement l'efficacité de filtration des PM2.5 selon les normes de test des fabricants de filtres, le volume d'air nominal du filtre est de 508m3/h.Les valeurs d'efficacité pondérale mesurées des trois filtres sous différentes quantités de dépôt de poussière sont indiquées dans le tableau 1.

Tableau 1 Le changement d'arrestance avec la quantité de poussière déposée

L'indice d'efficacité de poids mesuré (arrêt) de trois filtres sous différentes quantités de dépôt de poussière est indiqué dans le tableau 1

2.3La relation entre la résistance et l'accumulation de poussière

Chaque filtre a été utilisé pour 9 fois l'émission de poussière.Les 7 premiers temps d'émission de poussière unique ont été contrôlés à environ 15,0 g, et les 2 derniers temps d'émission de poussière unique ont été contrôlés à environ 30,0 g.

La variation de la résistance à la poussière change avec la quantité d'accumulation de poussière de trois filtres sous le débit d'air nominal, est illustrée sur la FIG.5

FIG.5

3.Analyse économique de l'utilisation du filtre

3.1 Durée de vie nominale

GB/T 14295-2008 "Filtre à air" stipule que lorsque le filtre fonctionne à la capacité d'air nominale et que la résistance finale atteint 2 fois la résistance initiale, le filtre est réputé avoir atteint sa durée de vie et le filtre doit être remplacé.Après avoir calculé la durée de vie des filtres dans les conditions de travail nominales de cette expérience, les résultats montrent que la durée de vie de ces trois filtres a été estimée à 1674, 1650 et 1518h respectivement, soit respectivement 3,4, 3,3 et 1 mois.

3.2 Analyse de la consommation de poudre

Le test répété ci-dessus montre que les performances des trois filtres sont cohérentes, le filtre 1 est donc pris comme exemple pour l'analyse de la consommation d'énergie.

FIGUE.6 Relation entre la charge d'électricité et les jours d'utilisation du filtre (volume d'air 508m3/h)

Comme le coût de remplacement du volume d'air change considérablement, la somme du filtre lors du remplacement et de la consommation d'énergie change également considérablement, en raison du fonctionnement du filtre, comme illustré à la Fig.7. Dans la figure, le coût global = coût d'exploitation de l'électricité + coût de remplacement du volume d'air unitaire.

FIGUE.7

conclusion

1) La durée de vie réelle des filtres à faible volume d'air dans les bâtiments civils généraux est bien supérieure à la durée de vie stipulée dans GB/T 14295-2008 "Air Filter" et recommandée par les fabricants actuels.La durée de vie réelle du filtre peut être considérée en fonction de la loi changeante de la consommation d'énergie du filtre et du coût de remplacement.

2) La méthode d'évaluation du remplacement du filtre basée sur des considérations économiques est proposée, c'est-à-dire que le coût de remplacement par unité de volume d'air et la consommation d'énergie de fonctionnement doivent être pris en compte de manière globale pour déterminer le temps de remplacement du filtre.

(Le texte intégral a été publié dans HVAC, Vol. 50, No. 5, pp. 102-106, 2020)