过滤器的基础知识沐风教育

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1、 过滤器的基础知识l 洁净的空气重要吗？我们每天大约吃1kg的食物；喝2-3kg的水。但要呼吸20-30kg的空气！l 空气组成： 其它气体：氦、氖等有惰性气体；水蒸气；SO2、NOX、NH3、TVOC等有害气体杂质。 大气尘（气溶胶）：火山灰；海盐粒子；灰尘；沙土；花粉；细菌、病毒。 空气的比例：氧气占21%；氮气占78%；其它气体占1%。l 不同大气尘浓度数量级：洁净室 1个/升北极 10.000个/升海洋上空 100.000个/升乡村 100万个/升城镇 1亿个/升公路上 10亿个/升香烟烟雾 1000亿个/升l 大气尘：空气动力学直径：0.01-100um(纤维、固态粉尘、液滴、花粉等

2、)；又称“总悬浮尘”；评价室外大气环境等级的指标之一。附加：米（m）、分米（dm）、厘米（cm）、毫米（mm）、微米（um）、纳米（nm）、1英尺=12英寸=25.4毫米、1立方英尺=28.3升、1立方米=1千升=35.3立方英尺。 l 大气尘来源：(粉尘、纤维；烟、雾；生物粒子): 自然来源：土壤风化；火山喷发；海水喷沫；森林火灾；植物花粉。 人为来源：工厂生产、排放；燃烧；汽车、飞机；核试验。l 大气尘粒径分布：粒径小于1 um的灰尘占灰尘总数量的99.9%；只占灰尘总重量的30%。l 1 um有多大？1根头发的直径等于70 um；1粒花粉约等于30 um；1粒孢子等于3-10 um。l

3、哪些灰尘粒径小于1um？ 油烟、香烟烟雾、金属尘粒、碳黑、病毒和某些细菌。l 为什么有必要安装空气过滤器？例如：额定风量为100.000m3/h的新风空调系统城市典型含尘浓度:0.15mg/m3=0.15*1/1000000kg/m3连续运行：8760小时/年系统吸入的灰尘：0.15*1/1000000*8760*100000=131.4kg/年!附加：立方米（m3）、小时（h）、千克（kg）、毫克（mg）。l 灰尘过滤器： 过滤机理效应： 扩散效应：小于1um的灰尘粒子不随气流运动，而是因空气分子的撞击做无规则运动，称为“布朗扩散运动”。如果撞在过滤器纤维上就被捕获。粒子越小，扩散运动越剧烈

4、，撞击纤维的机会越多，过滤效果越好。条件：气流速度要慢；纤维直径要细；纤维数量要多。 拦截效应：小而轻的灰尘粒子随气流而运动，当绕过纤维时，离纤维表面太近的灰尘就会被拦截下来。条件：气流速度要均匀；纤维直径要细，纤维数量要多。 惯性效应：较大的灰尘粒子在气流中做惯性运动。当气流绕过纤维时，惯性大的粒子来不及绕过而直接撞到纤维上。灰尘越大，惯性力越强，撞击纤维的可能性越大，过滤效果越好。条件：气流速度要快；纤维直径要细；纤维数量要多。 筛效应：灰尘直径如果大于纤维之间的间隙，就会被拦住。一般来说，灰尘直径远小于纤维间隙，也就是说，筛效应很少发生。条件：气流速度要快；纤维直径要细；纤维数量要多。

5、静电效应：灰尘越小，效果越好。原因：灰尘本身带静电。条件：气流速度要慢；纤维直径要细；纤维数量要多。玻璃纤维滤料不带静电，化纤滤料带静电。采用带有静电的化纤滤料，可以提高初始效率。一般来说，滤料的静电是在生产过程中自然产生的。但是，就目前可行的技术而言，还无法使滤料长期保持静电，当在实际使用时，静电会很快消失。只要采用纤维数量少、直径粗的化纤滤料，您就无法得到与玻纤滤料过滤器同样的长期的高效率。 过滤效率：要使过滤器对小灰尘粒子效率高：穿过滤料的风速低=所用滤料面积大；滤料中含有数量多的细纤维；静电（只对新过滤器）。滤料中含有粗细不等的纤维；滤料中的细纤维起主要过滤作用；纤维间隙远比要过滤的灰

6、尘大；过滤器是深层过滤。 阻力：阻力的单位有Pa、毫米水柱（mmH2O）、英寸水柱（inchWG）,它取决于：使用风量；过滤材料（纤维粗细、数量、厚度、蓬松度等）；过滤器结构（滤袋或褶的形状、迎风面结构等）。要想过滤器阻力低，滤料必须蓬松度好；面积大=穿过滤料的风速慢。同样效率的滤料，细纤维的阻力较低；一般来说，效率较高的过滤器阻力也较大；选用优质滤料（蓬松度要好、纤维直径要细、数量要多）。 使用寿命：过滤器积灰，阻力增加，当阻力增大到某一规定终阻力值时，过滤器报废。在这之前的使用时间称为“使用寿命”。理论上，使用寿命取决于：新过滤器的初阻力；过滤材料（蓬松的滤料能容纳更多的灰尘）；滤料面积有

7、效过滤面积；空气含尘浓度；使用风量。 蓬松的滤料比密实的滤料能容纳的灰尘多，困此使用寿命长。滤料中少量的粗纤维就是为了提高蓬松度和强度。 容尘量：定义很简单，就是过滤器阻力达到规定值时，对人工尘的捕集量。但经常被误认为使用容尘量和/或人工尘计重效率来计算实际使用寿命。 人工尘和大气尘的对比：人工尘中的浓度远比大气尘的浓度高（几百倍）；人工尘中的大粒子比大气尘中的多；人工尘与大气尘的成分不同。因此，试验室中的人工尘容量不同于实际使用中的大气尘容尘量。 人工尘和大气尘容尘量：人工尘和大气尘容尘量无关；与化纤无纺布过滤器相比，玻纤袋式过滤器的纤维较细而密，浓度高的粗人工尘在滤料表面积的快，而浓度低的

8、细大气尘容易进入滤料内部，因此大气尘比人工尘的容尘量更大；滤纸型过滤器（尤其HEPA）的滤料又密又薄，人工尘和大气尘容尘量相差不大；在评价过滤器时，依据人工尘和大气尘容尘量有时得出不一致的结果。实验证明，实验室中测得的人工尘容尘量没有多大实际意义；大气尘容尘量可以正确地评判过滤器的性能，但目前很少采用。l 过滤器的应用及经济性： 过滤器使用费用的影响因素： 使用寿命-更换费用：对空气过滤器滤料面积增加50%，使用寿命增加近乎100%！意味着每台过滤器多花30-40%的金额，过滤器用量减少一半！ 运行能耗-过滤器阻力：E=q*dp*t/n*1000E=能耗 （ kWh度/年）q=风量 （m3/s

9、）dp=阻力 （Pa）t=运行时间 （小时/年）n=风机运行效率 举例：q=1m3/s (=3600m3/h)dp=125Pa (1/2”水柱)t=8760小时/年 (24hours/day)n=0.7 E=1*125*8760/0.7*1000=1560度电/年 滤料面积大-阻力小-能耗低q=1m3/s (3600m3/h)p=160-100=60Pa实际运行时阻力差大于60Pa (=1/4”水柱)t=8760小时/年 （24小时/天）n=0.7 E=1*60*8760/0.7*1000=750度/年选用过滤面积大的过滤器,省钱! 通风系统清扫费用：通风系统为什么需要清扫？原因是使用差的过滤

10、器，管道积灰，通风不畅；温湿度适宜的积灰是微生物繁衍的理想场所；温湿度等传感与控制元件失灵；风机积灰，运行效率降低，能耗增加；风阀、变风量末端等装置失效；换热器积灰，传热效率降低，能耗增加。怎样使通风系统无需清扫？对于大气尘，F7过滤器的计重效率可达98%以上；实践证明，使用F7以上效率的过滤器，通风系统根本无需清扫。一般来说，平均每m3/h的空气需要大约0.05m2的通风管道面积；正常来说，使用F5以下效率的过滤器，通风系统至少每5年应清扫一次；清扫费用（50元/m2）;使用F7（比色法80-90%）以上效率的过滤器，通风系统根本无需清扫。清扫费用计算，我们取一只24”*24”标准过滤器的额

11、定风量3600m3/h来计算。一次清扫费用（3600*0.05*50=9000元）。即使每10年清扫一次，平均清扫费用900元/年！清扫费用远高于用来提高过滤器档次所需的费用！清扫费用举例，北京市某五星级酒店，总建筑面积约70000 m2，通风空调总风量约300000m3/h。建成后第5年清扫了一次，费用约为70万元。相当于10年全部使用F7的过滤器的总费用。因此，业主对整个空调过滤系统进行了改造，所花的钱数倍于当初使用最好过滤器的费用！使用好的过滤器维持风机运行效率=节约运行费用！E=q*p*t/n*1000E=风机能耗 （ kWh度/年）q=风量 （m3/s）p=风机全压 （Pa）t=运行

12、时间 （小时/年）n=风机运行效率风机运行费用计算，假设：P =800Paq=3600m3/h=1m3/s t=24小时/天*365天/年=8760小时采用F7效率的过滤器，风机运行效率维持0.7。 E=1.0*800*8760/0.7*1000=10011Kwh/年采用F5以下效率的过滤器，风机运行效率降为0.65。E=1.0*800*8760/0.65*1000=10781Kwh/年好过滤器不会增加运行费用,使用好过滤器可以维持风机高效率运行,节省能耗:10781-10011=770 Kwh/年F7过滤器阻力比F5过滤器高40Pa ,因此多耗能:E=1.0*40*8760/0.7*1000

13、=500 Kwh/年20 um的粗纤维滤料；纤维间隙约为200-400um；过滤风速大约为0.5-2 m/s。阻力过大时，过滤器上的积灰会再被气流带走，此时虽阻力不再升高，但过滤效率急剧下降。因此对此类过滤器，要在其效率下降之前考虑更换。终阻力建议值，根据前面几个因素，针对国内用户情况：过滤器效率规格 建议终阻力(Pa)G1-G2（粗效） 50-100G3（粗效） 100-150G4（粗效） 150-200F5-F6（中效） 150-250F7-F8（高中效） 250-400F9-H11（亚高效） 350-450H12-U17（高效与超高效） 400-600过滤器阻力-系统风量变化，过滤器通常

14、是引起通风系统风量变化的最主要部件。对空调设计人员来说，应根据已确定的过滤器初终阻力和用户允许的风量变化范围来选配风机及设计空调器。并提供用户过滤器更换时的终阻力值。对于已有的通风空调系统，如没有空调供应商提供的终阻力值和设备详细资料，应根据自己的系统风量允许范围和其它情况来确定终阻力。 标准：美国联邦标准US Federal Standard 209( 洁净室及洁净区中空气悬浮粒子洁净等级)：旧标准US Fed Std-209D,1988(虽然过时，但仍最流行)。联邦标准的最后一版US Fed Std-209E(SI),1992。国际标准ISO/DIS 14644-1(1999)。Clean

15、rooms and association controlled environments(洁净室及相关受控环境)。Part1:Classification of airborne particulates(空气悬浮粒子洁净等级)。旧标准US Fed Std-209D:级别最大允许粒子数/ cft0.1um0.2um0.3um0.5um5um1357.531NA10350753010NA100NA750300100NA1000NANANA1000710000NANANA1000070100000NANANA100000700药品生产管理规范（GMP 1988）:粒子最大允许数/ m3微生物最大允许数/ m3洁净度级别或=0.5um或=5um浮游菌/ m3沉降菌/ m3100级350005110000级35000020001003100000级35000002000050010300000级1050000060000NA155各类材料