Astrazione
Sono stati effettuati test sulla resistenza e sull'efficienza del peso del filtro e sono state esplorate le regole di modifica della resistenza alla ritenzione della polvere e dell'efficienza del filtro, il consumo energetico del filtro è stato calcolato secondo il metodo di calcolo dell'efficienza energetica proposto da Eurovent 4/11.
Si è scoperto che i costi dell'elettricità del filtro aumentano con l'aumentare del tempo di utilizzo e della resistenza.
Sulla base dell'analisi del costo di sostituzione del filtro, del costo operativo e del costo complessivo, viene proposto un metodo per determinare quando il filtro deve essere sostituito.
I risultati hanno mostrato che la durata effettiva del filtro è superiore a quella specificata in GB/T 14295-2008.
Il momento della sostituzione del filtro negli edifici civili in genere deve essere deciso in base ai costi di sostituzione del volume d'aria e ai costi di consumo energetico operativo.
Autore Shanghai Institute of Architecture Science (Group) Co., Ltd Zhang Chongyang, Li JingguangIntroduzioni
L'influenza della qualità dell'aria sulla salute umana è diventata una delle questioni più importanti che preoccupano la società.
Attualmente, l'inquinamento atmosferico esterno dovuto al PM2.5 è molto grave in Cina. Pertanto, il settore della purificazione dell'aria si sta sviluppando rapidamente e le apparecchiature per la purificazione dell'aria fresca e i purificatori d'aria sono ampiamente utilizzati.
Nel 2017, in Cina sono stati venduti circa 860.000 sistemi di ventilazione e 7 milioni di purificatori. Grazie alla maggiore consapevolezza del PM2.5, il tasso di utilizzo dei sistemi di purificazione aumenterà ulteriormente, diventando presto strumenti indispensabili nella vita quotidiana. La popolarità di questo tipo di apparecchiature è direttamente influenzata dai costi di acquisto e di gestione, pertanto è di fondamentale importanza analizzarne l'economicità.
I parametri principali del filtro includono la caduta di pressione, la quantità di particelle raccolte, l'efficienza di raccolta e il tempo di funzionamento. Per valutare il tempo di sostituzione del filtro del purificatore d'aria fresca, si possono adottare tre metodi. Il primo consiste nel misurare la variazione di resistenza a monte e a valle del filtro, tramite un sensore di pressione; il secondo consiste nel misurare la densità del particolato all'uscita, tramite un sensore di particolato. L'ultimo metodo si basa sul tempo di funzionamento, ovvero sulla misurazione del tempo di funzionamento dell'apparecchiatura.
La teoria tradizionale sulla sostituzione dei filtri prevede il bilanciamento tra costo di acquisto e costo di gestione in base all'efficienza. In altre parole, l'aumento del consumo energetico è causato dall'aumento della resistenza e dal costo di acquisto.
come mostrato nella Figura 1
Figura 1 la curva della resistenza del filtro e del costo
Lo scopo di questo documento è quello di esplorare la frequenza di sostituzione del filtro e la sua influenza sulla progettazione di tali apparecchiature e sistemi analizzando il bilancio tra il costo energetico operativo causato dall'aumento della resistenza del filtro e il costo di acquisto prodotto dalla frequente sostituzione del filtro, in condizioni operative di piccolo volume d'aria.
1. Test di efficienza e resistenza del filtro
1.1 Impianto di prova
La piattaforma di prova del filtro è composta principalmente dalle seguenti parti: sistema di condotti dell'aria, dispositivo di generazione di polvere artificiale, apparecchiatura di misurazione, ecc., come mostrato nella Figura 2.
Figura 2. Impianto di prova
Adozione di una ventola di conversione di frequenza nel sistema di condotti dell'aria del laboratorio per regolare il volume d'aria operativo del filtro, in modo da testare le prestazioni del filtro con diversi volumi d'aria.
1.2 Campione di prova
Per migliorare la ripetibilità dell'esperimento, sono stati selezionati 3 filtri dell'aria prodotti dallo stesso produttore. Poiché i filtri di tipo H11, H12 e H13 sono ampiamente utilizzati sul mercato, in questo esperimento è stato utilizzato un filtro di grado H11, con dimensioni di 560 mm × 560 mm × 60 mm, in fibra chimica di tipo V a piegatura densa, come mostrato in Figura 3.
Figura 2. TestCampione
1.3 Requisiti del test
In conformità con le disposizioni pertinenti della norma GB/T 14295-2008 “Filtro dell’aria”, oltre alle condizioni di prova richieste negli standard di prova, devono essere incluse le seguenti condizioni:
1) Durante il test, la temperatura e l'umidità dell'aria pulita immessa nel sistema di condotti devono essere simili;
2) La fonte di polvere utilizzata per testare tutti i campioni deve rimanere la stessa.
3) Prima di testare ogni campione, le particelle di polvere depositate nel sistema di condotti devono essere pulite con una spazzola;
4) Registrazione delle ore di funzionamento del filtro durante la prova, incluso il tempo di emissione e sospensione della polvere;
2. Risultato del test e analisi
2.1 Variazione della resistenza iniziale con il volume d'aria
Il test di resistenza iniziale è stato effettuato con un volume d'aria di 80, 140, 220, 300, 380, 460, 540, 600, 711, 948 m3/h.
La variazione della resistenza iniziale in funzione del volume d'aria è mostrata nella FIG. 4.
Figura 4.La variazione della resistenza iniziale del filtro sotto diversi volumi d'aria
2.2 La variazione dell'efficienza ponderale in base alla quantità di polvere accumulata.
Questo brano studia principalmente l'efficienza di filtrazione del PM2.5 secondo gli standard di prova dei produttori di filtri; il volume d'aria nominale del filtro è di 508 m³/h. I valori di efficienza ponderale misurati dei tre filtri, in base a diverse quantità di deposizione di polvere, sono riportati nella Tabella 1.
Tabella 1 Variazione dell'arrestanza con la quantità di polvere depositata
L'indice di efficienza ponderale (arresto) misurato di tre filtri con diversa quantità di deposizione di polvere è mostrato nella Tabella 1
2.3La relazione tra resistenza e accumulo di polvere
Ogni filtro è stato utilizzato per 9 volte l'emissione di polvere. Le prime 7 volte di singola emissione di polvere sono state controllate a circa 15,0 g, e le ultime 2 volte di singola emissione di polvere sono state controllate a circa 30,0 g.
La variazione della resistenza alla ritenzione della polvere cambia con la quantità di accumulo di polvere di tre filtri sotto il flusso d'aria nominale, come mostrato nella FIG.5
FIG.5
3.Analisi economica dell'utilizzo del filtro
3.1 Durata di servizio nominale
Lo standard GB/T 14295-2008 "Filtro dell'aria" stabilisce che quando il filtro funziona alla capacità d'aria nominale e la resistenza finale raggiunge il doppio della resistenza iniziale, il filtro si considera aver raggiunto la sua durata utile e deve essere sostituito. Dopo aver calcolato la durata utile dei filtri in condizioni di funzionamento nominali in questo esperimento, i risultati mostrano che la durata utile di questi tre filtri è stata stimata rispettivamente in 1674, 1650 e 1518 ore, ovvero 3,4, 3,3 e 1 mese.
3.2 Analisi del consumo di polvere
Il test ripetuto sopra mostra che le prestazioni dei tre filtri sono costanti, pertanto il filtro 1 viene preso come esempio per l'analisi del consumo energetico.
FIG. 6 Relazione tra il costo dell'elettricità e i giorni di utilizzo del filtro (volume d'aria 508 m3/h)
Poiché il costo di sostituzione del volume d'aria varia notevolmente, anche la somma del consumo di energia e del consumo di filtro durante la sostituzione varia notevolmente, a causa del funzionamento del filtro, come mostrato in FIG. 7. Nella figura, il costo complessivo = costo dell'elettricità di esercizio + costo di sostituzione del volume d'aria unitario.
FIGURA 7
Conclusioni
1) La durata effettiva dei filtri con piccolo volume d'aria negli edifici civili generici è molto superiore a quella prevista dalla norma GB/T 14295-2008 "Filtro dell'aria" e raccomandata dai produttori attuali. La durata effettiva del filtro può essere valutata in base alle variazioni del consumo energetico del filtro e al costo di sostituzione.
2) Viene proposto un metodo di valutazione della sostituzione del filtro basato su considerazioni economiche, ovvero il costo di sostituzione in base al volume d'aria unitario e il consumo energetico operativo devono essere considerati in modo completo per determinare il momento di sostituzione del filtro.
(Il testo completo è stato pubblicato su HVAC, Vol. 50, No. 5, pp. 102-106, 2020)
Data di pubblicazione: 31 agosto 2020
