البحث التجريبي والتحليل الاقتصادي لعمر فلتر الهواء

التجريد

تم إجراء اختبارات على المقاومة وكفاءة الوزن للمرشح ، وتم استكشاف قواعد التغيير لمقاومة الغبار وكفاءة المرشح ، وتم حساب استهلاك الطاقة للمرشح وفقًا لطريقة حساب كفاءة الطاقة التي اقترحها Eurovent 4 / 11.

وجد أن تكاليف الكهرباء للفلتر تزداد مع زيادة استخدام الوقت والمقاومة.

بناءً على تحليل تكلفة استبدال المرشح وتكلفة التشغيل والتكلفة الشاملة ، يتم اقتراح طريقة لتحديد متى يجب استبدال المرشح.

أظهرت النتائج أن العمر التشغيلي الفعلي للمرشح أعلى من العمر الافتراضي المحدد في GB / T 14295-2008.

يجب تحديد وقت استبدال المرشح في المباني المدنية العامة وفقًا لتكاليف استبدال حجم الهواء وتكاليف استهلاك الطاقة التشغيلية. 

مؤلفمعهد شنغهاي لعلوم العمارة (مجموعة) المحدودةتشانغ تشونغ يانغ ، لي جينغقوانغ

مقدمات

أصبح تأثير جودة الهواء على صحة الإنسان من أهم القضايا التي تهم المجتمع.

حاليًا ، يعد تلوث الهواء الخارجي الذي يمثله PM2.5 خطيرًا للغاية في الصين. لذلك ، تتطور صناعة تنقية الهواء بسرعة ، وقد تم استخدام معدات تنقية الهواء النقي وأجهزة تنقية الهواء على نطاق واسع.

في عام 2017 ، تم بيع حوالي 860 ألف جهاز تهوية و 7 ملايين جهاز تنقية في الصين. مع الوعي الأفضل بـ PM2.5 ، سيزداد معدل استخدام معدات التنقية ، وسيصبح قريبًا من المعدات الضرورية في الحياة اليومية. تتأثر شعبية هذا النوع من المعدات بشكل مباشر بتكلفة الشراء وتكلفة التشغيل ، لذلك من الأهمية بمكان دراسة اقتصادها.

تشمل المعلمات الرئيسية للمرشح انخفاض الضغط وكمية الجسيمات المجمعة وكفاءة التجميع ووقت التشغيل. يمكن اعتماد ثلاث طرق للحكم على وقت استبدال المرشح لجهاز تنقية الهواء النقي. الأول هو قياس تغير المقاومة قبل وبعد المرشح وفقًا لجهاز استشعار الضغط ؛ والثاني هو قياس كثافة الجسيمات عند المخرج وفقًا لجهاز استشعار الجسيمات. آخر واحد هو وقت التشغيل ، أي قياس وقت تشغيل الجهاز. 

النظرية التقليدية لاستبدال المرشح هي الموازنة بين تكلفة الشراء وتكلفة التشغيل على أساس الكفاءة. وبعبارة أخرى ، فإن الزيادة في استهلاك الطاقة ناتجة عن زيادة المقاومة وتكلفة الشراء.

كما هو مبين في الشكل 1

الشكل 1 شكل منحنى مقاومة المرشح والتكلفة 

الغرض من هذا البحث هو استكشاف وتيرة استبدال المرشح وتأثيره على تصميم هذه المعدات والنظام من خلال تحليل التوازن بين تكلفة الطاقة التشغيلية الناتجة عن زيادة مقاومة المرشح وتكلفة الشراء الناتجة عن الاستبدال المتكرر للفلتر. مرشح ، تحت ظروف التشغيل لحجم هواء صغير.

1- اختبارات كفاءة الفلتر والمقاومة

1.1 مرفق الاختبار

تتكون منصة اختبار المرشح بشكل أساسي من الأجزاء التالية: نظام مجاري الهواء ، وجهاز توليد الغبار الاصطناعي ، ومعدات القياس ، وما إلى ذلك ، كما هو موضح في الشكل 2.

 الشكل 2. مرفق الاختبار

اعتماد مروحة تحويل التردد في نظام مجرى الهواء في المختبر لضبط حجم هواء التشغيل للمرشح ، وبالتالي لاختبار أداء المرشح تحت حجم هواء مختلف. 

1.2 عينة الاختبار

من أجل تعزيز إمكانية تكرار التجربة ، تم اختيار 3 مرشحات هواء من إنتاج نفس الشركة المصنعة. نظرًا لاستخدام نوع المرشحات H11 و H12 و H13 على نطاق واسع في السوق ، تم استخدام مرشح درجة H11 في هذه التجربة ، بحجم 560 مم × 560 مم × 60 مم ، نوع قابل للطي من الألياف الكيماوية من النوع الخامس ، كما هو موضح في الشكل 3.

 الشكل 2. الاختبار عينة

1.3 متطلبات الاختبار

وفقًا للأحكام ذات الصلة من GB / T 14295-2008 "مرشح الهواء" ، بالإضافة إلى شروط الاختبار المطلوبة في معايير الاختبار ، يجب تضمين الشروط التالية:

1) أثناء الاختبار ، يجب أن تكون درجة حرارة ورطوبة الهواء النظيف المرسلة إلى نظام مجرى الهواء متشابهة ؛

2) يجب أن يظل مصدر الغبار المستخدم في اختبار جميع العينات كما هو.

3) قبل اختبار كل عينة ، يجب تنظيف جزيئات الغبار المترسبة في نظام مجاري الهواء بفرشاة ؛

4) تسجيل ساعات عمل المرشح أثناء الاختبار ، بما في ذلك وقت انبعاث الغبار وتعليقه ؛ 

2. نتيجة الاختبار والتحليل 

2.1 تغيير المقاومة الأولية مع حجم الهواء

تم إجراء اختبار المقاومة الأولي بحجم هواء 80.140.220.300.380.460.540.600.711.948 متر مكعب / ساعة.

يظهر تغيير المقاومة الأولية مع حجم الهواء في الشكل. 4.

 الشكل 4. تغيير المقاومة الأولية للفلتر تحت حجم هواء مختلف

2.2 تغيير كفاءة الوزن مع كمية الغبار المتراكم. 

يدرس هذا المقطع بشكل أساسي كفاءة الترشيح لـ PM2.5 وفقًا لمعايير اختبار مصنعي المرشح ، وحجم الهواء المقدر للفلتر هو 508m3 / h. يتم عرض قيم كفاءة الوزن المقاسة للمرشحات الثلاثة تحت كمية مختلفة من ترسب الغبار في الجدول 1

الجدول 1 - تغيير الاعتقال مع كمية الغبار المودعة

يوضح الجدول 1 مؤشر كفاءة الوزن المقاس (التوقف) لثلاثة مرشحات تحت كمية مختلفة من ترسب الغبار

2.3 العلاقة بين المقاومة وتراكم الغبار

تم استخدام كل مرشح لتسع مرات من انبعاث الغبار. تم التحكم في أول 7 مرات من انبعاث الغبار الفردي بحوالي 15.0 جم ، وتم التحكم في المرتين الأخيرتين من انبعاث الغبار الفردي عند حوالي 30.0 جم.

يتغير التباين في مقاومة احتجاز الغبار مع كمية الغبار المتراكم لثلاثة مرشحات تحت تدفق الهواء المقنن ، في الشكل 5

الشكل 5

3. التحليل الاقتصادي لاستخدام المرشح

3.1 عمر الخدمة المقدرة

ينص "فلتر الهواء" GB / T 14295-2008 على أنه عندما يعمل المرشح بسعة هواء مقننة وتصل المقاومة النهائية إلى ضعف المقاومة الأولية ، يُعتبر أن المرشح قد وصل إلى فترة خدمته ، ويجب استبدال الفلتر. بعد حساب العمر التشغيلي للمرشحات في ظل ظروف العمل المقدرة في هذه التجربة ، أوضحت النتائج أن العمر التشغيلي لهذه المرشحات الثلاثة قُدِّر بـ 1674 و 1650 و 1518 ساعة على التوالي ، والتي كانت على التوالي 3.4 و 3.3 و 1 شهر.

 

3.2 تحليل استهلاك المسحوق

يوضح الاختبار المتكرر أعلاه أن أداء المرشحات الثلاثة متسق ، لذلك يتم أخذ المرشح 1 كمثال لتحليل استهلاك الطاقة.

تين. 6 العلاقة بين شحن الكهرباء وأيام استخدام الفلتر (حجم الهواء 508 م 3 / ساعة)

نظرًا لتغير تكلفة استبدال حجم الهواء بشكل كبير ، يتغير أيضًا مجموع المرشح عند الاستبدال واستهلاك الطاقة بشكل كبير ، بسبب تشغيل الفلتر ، كما هو موضح في الشكل. 7. في الشكل ، التكلفة الشاملة = تكلفة الكهرباء التشغيلية + تكلفة استبدال حجم الهواء للوحدة.

تين. 7

الاستنتاجات

1) العمر التشغيلي الفعلي للفلاتر ذات حجم الهواء الصغير في المباني المدنية العامة أعلى بكثير من عمر الخدمة المنصوص عليه في "فلتر الهواء" GB / T 14295-2008 والموصى به من قبل الشركات المصنعة الحالية. يمكن اعتبار عمر الخدمة الفعلي للمرشح بناءً على القانون المتغير لاستهلاك طاقة المرشح وتكلفة الاستبدال.

2) تم اقتراح طريقة تقييم استبدال المرشح بناءً على الاعتبارات الاقتصادية ، أي يجب النظر في تكلفة الاستبدال حسب حجم هواء الوحدة واستهلاك الطاقة التشغيلية بشكل شامل لتحديد وقت استبدال المرشح.

(تم إصدار النص الكامل في HVAC ، المجلد 50 ، العدد 5 ، الصفحات 102-106 ، 2020)