تحقیق تجربی و تحلیل اقتصادی عمر فیلتر هوا

انتزاع - مفهوم - برداشت

آزمایشاتی بر روی بازده مقاومت و وزن فیلتر انجام شد و قوانین تغییر مقاومت در برابر گرد و غبار و راندمان فیلتر بررسی شد، مصرف انرژی فیلتر مطابق با روش محاسبه راندمان انرژی پیشنهاد شده توسط Eurovent 4 محاسبه شد. /11.

مشخص شده است که هزینه های برق فیلتر با افزایش زمان مصرف و مقاومت افزایش می یابد.

بر اساس تحلیل هزینه تعویض فیلتر، هزینه عملیاتی و هزینه جامع، روشی برای تعیین زمان تعویض فیلتر پیشنهاد شده است.

نتایج نشان داد که عمر مفید واقعی فیلتر بیشتر از آن است که در GB/T 14295-2008 مشخص شده است.

زمان تعویض فیلتر در ساختمان عمومی عمران باید با توجه به هزینه های تعویض حجم هوا و هزینه های مصرف برق عملیاتی تعیین شود. 

نویسندهموسسه علوم معماری شانگهای (گروه)، با مسئولیت محدودژانگ چونگیانگ، لی جینگ گوانگ

مقدمه ها

تاثیر کیفیت هوا بر سلامت انسان به یکی از مهمترین موضوعات مورد توجه جامعه تبدیل شده است.

در حال حاضر، آلودگی هوای بیرون که با PM2.5 نشان داده می شود در چین بسیار جدی است. بنابراین، صنعت تصفیه هوا به سرعت توسعه می یابد و تجهیزات تصفیه هوای تازه و تصفیه کننده هوا به طور گسترده ای مورد استفاده قرار گرفته اند.

در سال 2017، حدود 860000 دستگاه تهویه هوای تازه و 7 میلیون دستگاه تصفیه در چین فروخته شد. با آگاهی بهتر از PM2.5، میزان استفاده از تجهیزات تصفیه بیشتر خواهد شد و به زودی به تجهیزات ضروری در زندگی روزمره تبدیل خواهد شد. محبوبیت این نوع تجهیزات مستقیماً تحت تأثیر هزینه خرید و هزینه جاری آن است، بنابراین مطالعه اقتصادی آن از اهمیت بالایی برخوردار است.

پارامترهای اصلی فیلتر شامل افت فشار، میزان ذرات جمع آوری شده، راندمان جمع آوری و زمان کار می باشد. سه روش را می توان برای قضاوت در مورد زمان تعویض فیلتر تصفیه کننده هوای تازه اتخاذ کرد. اولین مورد اندازه گیری تغییر مقاومت قبل و بعد از فیلتر با توجه به دستگاه سنجش فشار است. دوم اندازه گیری چگالی ذرات در خروجی با توجه به دستگاه سنجش ذرات است. آخرین مورد با زمان اجرا است، یعنی اندازه گیری زمان کارکرد تجهیزات. 

تئوری سنتی تعویض فیلتر، متعادل کردن هزینه خرید و هزینه جاری بر اساس کارایی است. به عبارت دیگر افزایش مصرف انرژی ناشی از افزایش مقاومت و هزینه خرید است.

همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است

شکل 1 منحنی مقاومت فیلتر و هزینه 

هدف این مقاله بررسی فراوانی تعویض فیلتر و تأثیر آن بر طراحی چنین تجهیزات و سیستمی با تجزیه و تحلیل تعادل بین هزینه انرژی عملیاتی ناشی از افزایش مقاومت فیلتر و هزینه خرید ناشی از تعویض مکرر فیلتر است. فیلتر، تحت شرایط عملیاتی با حجم کم هوا.

1. تست های راندمان و مقاومت فیلتر

1.1 مرکز تست

پلت فرم تست فیلتر عمدتاً از قسمت های زیر تشکیل شده است: سیستم کانال هوا، دستگاه تولید غبار مصنوعی، تجهیزات اندازه گیری و غیره همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است.

 شکل 2. مرکز آزمایش

استفاده از فن تبدیل فرکانس در سیستم مجرای هوای آزمایشگاه برای تنظیم حجم هوای عملیاتی فیلتر، بنابراین برای آزمایش عملکرد فیلتر تحت حجم هوای مختلف. 

1.2 نمونه آزمایشی

به منظور افزایش تکرارپذیری آزمایش، 3 فیلتر هوا تولید شده توسط همان سازنده انتخاب شدند. از آنجایی که فیلترهای نوع H11، H12 و H13 به طور گسترده در بازار مورد استفاده قرار می‌گیرند، در این آزمایش از فیلتر درجه H11 با اندازه‌های 560mm×560mm×60mm، از نوع تاشوی متراکم فیبر شیمیایی نوع v استفاده شد که در شکل 3 نشان داده شده است.

 شکل 2. آزمایش نمونه

1.3 الزامات آزمون

مطابق با مفاد مربوطه GB/T 14295-2008 «فیلتر هوا»، علاوه بر شرایط آزمایش مورد نیاز در استانداردهای آزمون، شرایط زیر نیز باید در نظر گرفته شود:

1) در طول آزمایش، دما و رطوبت هوای تمیز ارسال شده به سیستم کانال باید مشابه باشد.

2) منبع گرد و غبار مورد استفاده برای آزمایش همه نمونه ها باید ثابت بماند.

3) قبل از آزمایش هر نمونه، ذرات گرد و غبار رسوب شده در سیستم مجرای باید با یک برس تمیز شوند.

4) ثبت ساعات کار فیلتر در طول آزمایش، از جمله زمان انتشار و معلق گرد و غبار. 

2. نتیجه آزمون و تجزیه و تحلیل 

2.1 تغییر مقاومت اولیه با حجم هوا

آزمایش مقاومت اولیه در حجم هوای 80,140,220,300,380,460,540,600,711,948 m3/h انجام شد.

تغییر مقاومت اولیه با حجم هوا در شکل نشان داده شده است. 4.

 شکل 4. تغییر مقاومت اولیه فیلتر تحت حجم هوای مختلف

2.2 تغییر کارایی وزن با مقدار گرد و غبار انباشته شده. 

این گذر عمدتاً کارایی فیلتراسیون PM2.5 را طبق استانداردهای تست سازندگان فیلتر مطالعه می کند، حجم هوای نامی فیلتر 508 متر مکعب در ساعت است. مقادیر بازده وزنی اندازه‌گیری شده سه فیلتر تحت مقادیر مختلف رسوب گرد و غبار در جدول 1 نشان داده شده است.

جدول 1 تغییر گیره با مقدار گرد و غبار ته نشین شده

شاخص راندمان وزنی اندازه گیری شده سه فیلتر تحت مقدار رسوب گرد و غبار مختلف در جدول 1 نشان داده شده است.

2.3 رابطه بین مقاومت و تجمع گرد و غبار

هر فیلتر برای 9 بار انتشار گرد و غبار استفاده شد. 7 بار اول انتشار تک غبار در حدود 15.0 گرم و 2 بار آخر انتشار تک غبار در حدود 30.0 گرم کنترل شد.

تغییر مقاومت در برابر گرد و غبار با میزان تجمع غبار سه فیلتر تحت جریان هوای نامی تغییر می کند، در شکل 5 نشان داده شده است.

شکل 5

3. تجزیه و تحلیل اقتصادی استفاده از فیلتر

3.1 عمر خدمات رتبه بندی شده

GB/T 14295-2008 "فیلتر هوا" تصریح می کند که وقتی فیلتر با ظرفیت هوای نامی کار می کند و مقاومت نهایی به 2 برابر مقاومت اولیه می رسد، تلقی می شود که فیلتر به عمر مفید خود رسیده است و فیلتر باید تعویض شود. پس از محاسبه عمر مفید فیلترها در شرایط کاری درجه بندی شده در این آزمایش، نتایج نشان می دهد که عمر مفید این سه فیلتر به ترتیب 1674، 1650 و 1518 ساعت برآورد شد که به ترتیب 3.4، 3.3 و 1 ماه بود.

 

3.2 تجزیه و تحلیل مصرف پودر

آزمایش تکرار بالا نشان می دهد که عملکرد سه فیلتر سازگار است، بنابراین فیلتر 1 به عنوان مثالی برای تجزیه و تحلیل مصرف انرژی در نظر گرفته شده است.

شکل. 6 ارتباط بین شارژ برق و روزهای استفاده از فیلتر (حجم هوا 508 متر مکعب در ساعت)

همانطور که در شکل نشان داده شده است، همانطور که هزینه تعویض حجم هوا به شدت تغییر می کند، مجموع فیلتر در تعویض و مصرف برق نیز به شدت تغییر می کند، به دلیل عملکرد فیلتر، همانطور که در شکل نشان داده شده است. 7. در شکل هزینه جامع = هزینه برق عملیاتی + هزینه تعویض واحد حجم هوا.

شکل. 7

نتیجه گیری

1) عمر واقعی فیلترهای با حجم هوای کم در ساختمان های عمومی عمرانی بسیار بیشتر از عمر مفیدی است که در GB/T 14295-2008 «فیلتر هوا» تعیین شده و توسط سازندگان فعلی توصیه شده است. عمر واقعی فیلتر را می توان بر اساس قانون تغییر مصرف برق فیلتر و هزینه تعویض در نظر گرفت.

2) روش ارزیابی تعویض فیلتر بر اساس ملاحظات اقتصادی پیشنهاد شده است، یعنی هزینه تعویض بر حسب واحد حجم هوا و توان مصرفی عملیاتی به طور جامع در نظر گرفته شود تا زمان تعویض فیلتر مشخص شود.

(متن کامل در HVAC، جلد 50، شماره 5، صفحات 102-106، 2020 منتشر شده است)