空氣過濾器能效分級

1、1空氣過濾器能效分級張曉俊華立科德寶？寶翎過濾器（中國）事業(yè)部郵編 215011【摘要】：暖通空調(diào)系統(tǒng)空氣處理單元中空氣過濾器的能耗量巨大且常被忽視。涂裝車間作為汽車廠使用大量空氣處理單元和空氣過濾器的能耗大戶，應(yīng)該將節(jié)約空氣過濾器的能耗做為控制涂裝制造成本的新思路和突破口！德國科德寶過濾技術(shù)公司開發(fā)出的空氣過濾器能效分級系統(tǒng)， 可使用戶方便地選擇到合適的高能效的過濾器產(chǎn)品，從而有效地控制制造成本。關(guān)鍵詞：空氣過濾器空氣處理單元節(jié)能能效分級1空氣處理單元的能耗現(xiàn)狀日趨緊張的能源危機(jī)和日益加劇的全球性氣候變暖，嚴(yán)重地威脅著人們的生存環(huán)境。節(jié)能減排（主要是石化燃料利用中排放的 CO2等溫室氣體）已

2、成為各國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要措施之一。中國的能源狀況與政策白皮書1中提出把節(jié)約資源作為基本國策，其中把加強(qiáng)工業(yè)節(jié)能做為中國全面落實能源節(jié)約的首要措施。暖通空調(diào)（HVAC）系統(tǒng)是工商業(yè)領(lǐng)域被廣泛使用的重要設(shè)備，其采用的能源主要是電能。有關(guān)統(tǒng)計資料顯示：在一般的辦公樓宇中 HVAC 設(shè)備的耗電量約占總耗電量的 40%,潔凈廠房中 HVAC 設(shè)備的耗電量則占到總耗電量的 80%2。圖 1 是歐洲通風(fēng)協(xié)會 EUROVENT 對作為 HVAC 系統(tǒng)中主要組件的空氣處理單元（AirHandlingUnit）進(jìn)行的生命周期成本（LifeCycleCost）分析的結(jié)果3。結(jié)果顯示：能源成本在整個 AHU 的生

3、命周期成本中占到 80%左右，其中約 50%是被風(fēng)機(jī)消耗的。TypicalRatiosforLCCAHU圖1空氣處理單元生命周期成本風(fēng)機(jī)是作為克服空氣處理單元中主要部件（如加濕器、冷凝管、加熱盤管和空氣過濾器等）的阻力而提供動能的，也就是說，風(fēng)機(jī)提供的能量絕大部分是被各部件的阻力總和所消耗掉的。而空氣過濾器的阻力（壓差值）約占到了風(fēng)機(jī)全壓頭的 50%2。所以，在 HVAC 系EnergyCostalPumps2%tivesimentCoslslD%Heating7%OfficeBuildingkivestmenPumps2%EnergyCostsCooling4%Maintenancecost

4、sS%jHealing12%ForContinuousOpetadoHf2統(tǒng)中，空氣過濾器的能耗不容忽視！32空氣過濾器與汽車涂裝制造成本的分析涂裝車間是汽車主機(jī)廠四大車間中公認(rèn)的耗能大戶一一國內(nèi)奇瑞公司涂裝車間的耗能比例占到全廠的 60%左右；即使號稱世界首個綠色涂裝車間”的美國 BMWManufacturingCo.的涂裝車間能耗也占到全廠的 50%4。涂裝車間的噴漆室、烘干室是耗能的主要設(shè)備，在電力方面分別占到 42%和 6.8%，在熱能方面占到 49.7%和 27.3%，兩者的 CO2排放量占 CO2總排放量的 64.8%5。隨著轎車市場競爭的日益加劇，提高質(zhì)量、降低成本是適應(yīng)市場競爭

5、的重要手段。涂裝成本占整車制造成本中可控制成本的比例較大，降低涂裝制造成本已成為各大廠商成本控制的重點(diǎn)。由于動能成本一般占到整個涂裝制造成本(不含設(shè)備和廠房折舊)的 25%左右，所以降低涂裝中的動能成本是一條行之有效的途徑。全球各大汽車制造廠商已從各個方面、各個環(huán)(細(xì))節(jié)采取成本控制措施，如奇瑞公司就是從涂裝工藝、涂裝材料、涂裝設(shè)備等進(jìn)行的歐洲通風(fēng)協(xié)會也對空氣過濾器的生命周期成本進(jìn)行了分析，這里的 LCC 定義如下：LCC=Investment+LCC(Energy)+LCC(Maintenance)+LCC(Disposal)其中Investment:指初次安裝通風(fēng)系統(tǒng)時涉及的空氣過濾器資金

6、(包含過濾器費(fèi)用、安裝框架、勞動力費(fèi)用等)LCC(Energy):過濾器能耗現(xiàn)值(presentcost)LCC(Maintenance):過濾器維護(hù)、更換費(fèi)用現(xiàn)值LCC(Disposal):過濾器處理費(fèi)用現(xiàn)值空氣過濾器的整個 LLC 分析表明：空氣過濾器的投資費(fèi)用僅占 4.5%，維護(hù)/更換費(fèi)用占 14%、處理費(fèi)用僅占 0.5%，而能耗占到了 81%7!空調(diào)箱中過濾器的阻力(壓差值)變化趨勢一般是：使用新過濾器后壓差值剛開始時是緩慢上升的，隨著運(yùn)行時間的增長，過濾器捕集了大量的灰塵，其壓差值快速上升直到達(dá)到其終壓差值。而風(fēng)機(jī)(一般為調(diào)速風(fēng)機(jī))為了克服空氣過濾器的不斷增加的阻力，其功率也將持續(xù)增

7、大，相應(yīng)的能耗也將增大。而其耗電量可以表征為風(fēng)量、平均壓差值、風(fēng)機(jī)效率和運(yùn)行時間的函數(shù)：-VptE=10001平均壓差值，Pa，在此Ap=Ap(t)dt0.944m3/s(3400m3/h)的風(fēng)量下運(yùn)行，風(fēng)機(jī)效率以 70%計，如果過100Pa,則風(fēng)機(jī)為克服該過濾器阻力而運(yùn)行 1 年(以 8400 小時計)的12式中E:V:甲:t:耗電量，kwh風(fēng)量，m3/s運(yùn)行時間，h風(fēng)機(jī)效率按照一個過濾器在濾器的壓差值平均升高耗電量約為 1133kwh。如果過濾器的壓差值降低410Pa，則每年可省電 113kwh!以近年來在國內(nèi)東北地區(qū)新建的兩個由歐系設(shè)計公司建造的涂裝車間為例，為整條噴涂線（包括 1 條中

8、涂線、1 條色漆線、1 條清漆線和點(diǎn)補(bǔ)線）噴漆室供風(fēng)的總風(fēng)量都高于 2,000,000m3/h，所需的兩級袋式過濾器數(shù)量共計約 1200 個。這樣過濾器壓差值每降低 10Pa,每年可省電約 13.6 萬 kwh，每年節(jié)省的電費(fèi)合人民幣約 8 萬元！可見，控制空氣過濾器的能耗可以為汽車制造廠商節(jié)約制造成本提供了一個新的思路和突破口！3空氣過濾器能效分級簡介3.1空氣過濾器的能效指標(biāo)一般地，人們在選擇過濾器時主要關(guān)注的是其過濾級別，而忽視了其能耗！但即使相同過濾級別的過濾器，它們的特征參數(shù)也是有區(qū)別的。目前通行的一般通風(fēng)用空氣過濾器過濾性能測定的歐洲 EN779 標(biāo)準(zhǔn)和美國ASHREA52.2 標(biāo)

9、準(zhǔn)中關(guān)于過濾器的分級都只規(guī)定了一個范圍， 如 EN779 標(biāo)準(zhǔn)的 F6 過濾級別就是指在 3400m3/h 風(fēng)量、450Pa 終阻力的測試條件下，過濾器對 0.4 四氣溶膠顆粒的捕集效率在 60%80%（計數(shù)效率）范圍，如此大的效率范圍為各過濾器制造廠商推廣產(chǎn)品提供了很大的發(fā)揮空間；而不同廠商的同級別過濾器的初始壓差值就相差更大了一一但這個指標(biāo)恰恰是關(guān)系到過濾器能耗的！如何能使客戶通過簡便的方法選擇到既有“極可能高的過濾效率”、又有“盡可能低的壓差值”的空氣過濾器，便成為具有實際意義的事情。德國科德寶過濾技術(shù)公司經(jīng)過長期的試驗研究，開發(fā)出一種結(jié)合了過濾效率和平均壓差值兩個指標(biāo)在內(nèi)的空氣過濾器能

10、效分級系統(tǒng)。3.2空氣過濾器能效分級系統(tǒng)簡介空氣過濾器能效分級系統(tǒng)是基于過濾器過濾效率和平均壓差值基礎(chǔ)上的，其中的過濾效率可采用現(xiàn)有的 EN779標(biāo)準(zhǔn)中的分級，而平均壓差值是如式2所示隨運(yùn)行時間變化的，不易確定。這時就需要建立一種模擬測試方法，這種方法要能體現(xiàn)出空氣過濾器在實際使用過程中隨著不斷捕集環(huán)境空氣中的大氣塵使得其壓差值上升的趨勢。通過比較在德國不同地區(qū)（包括西北部的魯爾工業(yè)區(qū)、西南部的 BASF 附近的工農(nóng)業(yè)集中區(qū)等）長達(dá)近 2 年的不同級別空氣過濾器使用狀況及在試驗室 EN779 試驗臺的大量測試結(jié)果，德國科德寶過濾技術(shù)公司得到了一個結(jié)論：實際中捕集了 800g 大氣塵的空氣過濾器

11、壓差值變化趨勢與在 EN779 試驗臺測試中 3400m3/h 風(fēng)量下采用 AC 細(xì)灰（ISOA2 灰）測試塵（而不是標(biāo)準(zhǔn)測試程序中要求的 ASHREA 測試塵）測試容塵量達(dá)到 800g 時的空氣過濾器的壓差值變化趨勢相吻合8!而德國聯(lián)邦環(huán)保部公布的德國大氣環(huán)境中細(xì)灰塵的平均濃度為 40 四/m3,據(jù)此，一個空氣過濾器在 3400m3/h 風(fēng)量下正常運(yùn)行 1 年（以 250 天計，約 6000 小時）所容納的灰塵量也恰好約800g!由此，使用 AC 細(xì)灰（ISOA2 灰）、容塵量 800g 便可用于過濾器能效分級系統(tǒng)所要建立的模擬測試方法中。而式2的平均壓差值就可表達(dá)如下：800gPA2,80

12、0g=80h.甲（mA2）dmA230這樣，用于定量反映空氣過濾器能效分級的關(guān)鍵能效數(shù)（keyeergyperformancenumber）被定義如下式：5.log(1-TEN779(0.4m)kep100Pa.PA2C式中TEN779(0.4-):0.4如顆粒的平均效率3400m3/h,(EN779標(biāo)準(zhǔn))容納AC細(xì)灰的平均壓差值3400m3/h,如式3,Pa反映過濾器實際性能的經(jīng)驗系數(shù)，取22Pa4式表明：關(guān)鍵能效數(shù) kep 值越大，說明過濾器是在額定風(fēng)量下節(jié)能的運(yùn)行，這反映在當(dāng)過濾器效率給定時，其壓差值很低。所以，可用 kep 值來對過濾器的能效分級。這里，定義了五個等級（如表 1）：1

13、級表示過濾器在運(yùn)行期間能耗最低；5 級表示能耗最高。表1空氣過濾器能效等級關(guān)鍵能效數(shù)kep3400m3/h能效等級kep111kep0.820.8kep0.730.7kep0.64kep-J|IIIII!I|I|I；I_IIIIgIIj|I_1357&11131517192127Date(Sept2M65小結(jié)能源成本在整個暖通系統(tǒng)的空氣處理單元生命周期成本中占到 80%左右，其中約 50%是被風(fēng)機(jī)消耗的，而空氣過濾器的能耗值又約占了風(fēng)機(jī)能耗的 50%。涂裝車間作為汽車廠使用大量空氣處理單元和空氣過濾器的能耗大戶，為大大減少涂裝制造成本而選擇既能保證工作場所的空氣潔凈度、又能節(jié)能的合適過

14、濾器產(chǎn)品就成為一個新的突破口！為了使用戶能有效地選擇合適的過濾器產(chǎn)品，德國科德寶過濾技術(shù)公司經(jīng)過長期研究試驗，在考慮各方面因素的基礎(chǔ)上開發(fā)出了一套簡便實用的空氣過濾器能效分級系統(tǒng)。通過此能效分級系統(tǒng)，客戶可以通過比較而選擇出高能效的過濾器，從而有效地控制能源消耗，為自身帶來實實在在的利益！參考文獻(xiàn)1.中華人民共和國國務(wù)院新聞辦公室，中國的能源狀況與政策白皮書，2007年12月。2.FreudenbergFiltrationTechnologiesKG,“SavingEnergywithViledonAirFilters”,2009年3月。3.EuroventDocument6/8Recomme

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