ჰაერის ფილტრის სიცოცხლის ექსპერიმენტული კვლევა და ეკონომიკური ანალიზი

აბსტრაქცია

ჩატარდა ტესტები ფილტრის წინააღმდეგობისა და წონის ეფექტურობის შესახებ, შეისწავლეს მტვრის შეკავების წინააღმდეგობის და ფილტრის ეფექტურობის ცვლილების წესები, ფილტრის ენერგიის მოხმარება გამოითვალა ენერგოეფექტურობის გამოთვლის მეთოდის მიხედვით, რომელიც შემოთავაზებულია Eurovent 4-ის მიერ. /11.

აღმოჩნდა, რომ ფილტრის ელექტროენერგიის ხარჯები იზრდება დროის და წინააღმდეგობის მატებასთან ერთად.

ფილტრის გამოცვლის ღირებულების, საოპერაციო ღირებულებისა და ყოვლისმომცველი ღირებულების ანალიზის საფუძველზე, შემოთავაზებულია მეთოდი იმის დასადგენად, თუ როდის უნდა შეიცვალოს ფილტრი.

შედეგებმა აჩვენა, რომ ფილტრის რეალური მომსახურების ვადა უფრო მაღალია, ვიდრე მითითებულია GB/T 14295-2008-ში.

ზოგადად სამოქალაქო შენობებში ფილტრის გამოცვლის დრო უნდა გადაწყდეს ჰაერის მოცულობის და ოპერაციული ენერგიის მოხმარების ხარჯების გამოცვლის ხარჯების მიხედვით. 

ავტორიShanghai Institute of Architecture Science (Group) Co., Ltdჟანგ ჩონიანგი, ლი ჯინგუანგი

შესავალი

ჰაერის ხარისხის გავლენა ადამიანის ჯანმრთელობაზე საზოგადოების ერთ-ერთ ყველაზე მნიშვნელოვან საკითხად იქცა.

ამჟამად ჩინეთში ძალიან სერიოზულია ჰაერის დაბინძურება, რომელიც წარმოდგენილია PM2.5-ით. ამიტომ, ჰაერის გამწმენდი ინდუსტრია სწრაფად ვითარდება და სუფთა ჰაერის გამწმენდი მოწყობილობა და ჰაერის გამწმენდი ფართოდ გამოიყენება.

2017 წელს ჩინეთში 860 000 სუფთა ჰაერის ვენტილაცია და 7 მილიონი გამწმენდი გაიყიდა. PM2.5-ის უკეთ ინფორმირებულობით, გამწმენდი აღჭურვილობის გამოყენების მაჩვენებელი კიდევ უფრო გაიზრდება და ის მალე გახდება აუცილებელი მოწყობილობა ყოველდღიურ ცხოვრებაში. ამ ტიპის აღჭურვილობის პოპულარობაზე პირდაპირ გავლენას ახდენს მისი შესყიდვის ღირებულება და მიმდინარე ღირებულება, ამიტომ დიდი მნიშვნელობა აქვს მისი ეკონომიკის შესწავლას.

ფილტრის ძირითადი პარამეტრები მოიცავს წნევის ვარდნას, შეგროვებული ნაწილაკების რაოდენობას, შეგროვების ეფექტურობას და მუშაობის დროს. სამი მეთოდის გამოყენება შესაძლებელია სუფთა ჰაერის გამწმენდის ფილტრის გამოცვლის დროის შესაფასებლად. პირველი არის წინააღმდეგობის ცვლილების გაზომვა ფილტრის წინ და მის შემდეგ წნევის საზომი მოწყობილობის მიხედვით; მეორე არის ნაწილაკების სიმკვრივის გაზომვა გამოსასვლელში ნაწილაკების სენსორული მოწყობილობის მიხედვით. ბოლო არის მუშაობის დროით, ანუ აღჭურვილობის მუშაობის დროის გაზომვა. 

ფილტრის გამოცვლის ტრადიციული თეორია არის შეძენის ღირებულებისა და ოპერაციული ხარჯების დაბალანსება ეფექტურობის საფუძველზე. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ენერგიის მოხმარების ზრდა გამოწვეულია წინააღმდეგობის გაზრდით და შესყიდვის ღირებულებით.

როგორც ნაჩვენებია სურათზე 1

სურათი 1 ფილტრის წინააღმდეგობისა და ღირებულების მრუდი 

ამ ნაშრომის მიზანია გამოიკვლიოს ფილტრის გამოცვლის სიხშირე და მისი გავლენა ასეთი აღჭურვილობისა და სისტემის დიზაინზე ბალანსის ანალიზით ფილტრის წინააღმდეგობის გაზრდით გამოწვეულ ოპერაციულ ენერგეტიკულ ღირებულებასა და ფილტრის ხშირი გამოცვლის შედეგად წარმოქმნილ შესყიდვის ღირებულებას შორის. ფილტრი, მცირე ჰაერის მოცულობის ოპერაციულ პირობებში.

1.ფილტრის ეფექტურობისა და წინააღმდეგობის ტესტები

1.1 ტესტირების საშუალება

ფილტრის ტესტის პლატფორმა ძირითადად შედგება შემდეგი ნაწილებისგან: ჰაერგამტარი სისტემა, ხელოვნური მტვრის წარმომქმნელი მოწყობილობა, საზომი მოწყობილობა და ა.შ., როგორც ნაჩვენებია სურათზე 2.

 სურათი 2. ტესტირების საშუალება

ლაბორატორიის საჰაერო მილების სისტემაში სიხშირის კონვერტაციის ვენტილატორის მიღება ფილტრის ოპერაციული ჰაერის მოცულობის დასარეგულირებლად, ამგვარად ფილტრის მუშაობის შესამოწმებლად ჰაერის სხვადასხვა მოცულობის ქვეშ. 

1.2 ტესტირების ნიმუში

ექსპერიმენტის განმეორებადობის გაზრდის მიზნით, შეირჩა ერთი და იგივე მწარმოებლის მიერ წარმოებული 3 ჰაერის ფილტრი. ვინაიდან H11, H12 და H13 ტიპის ფილტრები ფართოდ გამოიყენება ბაზარზე, ამ ექსპერიმენტში გამოყენებული იქნა H11 კლასის ფილტრი, ზომით 560 მმ×560 მმ×60 მმ, v ტიპის ქიმიური ბოჭკოს მკვრივი დასაკეცი ტიპის, როგორც ნაჩვენებია სურათზე 3.

 სურათი 2. ტესტირება ნიმუში

1.3 ტესტის მოთხოვნები

GB/T 14295-2008 „ჰაერის ფილტრის“ შესაბამისი დებულებების შესაბამისად, ტესტის სტანდარტებში მოთხოვნილი გამოცდის პირობების გარდა, უნდა შეიცავდეს შემდეგ პირობებს:

1) ტესტის დროს სადინარში გაგზავნილი სუფთა ჰაერის ტემპერატურა და ტენიანობა უნდა იყოს მსგავსი;

2) მტვრის წყარო, რომელიც გამოიყენება ყველა ნიმუშის შესამოწმებლად, იგივე უნდა დარჩეს.

3) ყოველი ნიმუშის გამოცდამდე, სადინარ სისტემაში დეპონირებული მტვრის ნაწილაკები უნდა გაიწმინდოს ჯაგრისით;

4) ტესტირების დროს ფილტრის სამუშაო საათების აღრიცხვა, მტვრის გამოყოფისა და შეჩერების დროის ჩათვლით; 

2. ტესტის შედეგი და ანალიზი 

2.1 საწყისი წინააღმდეგობის შეცვლა ჰაერის მოცულობით

თავდაპირველი წინააღმდეგობის ტესტი ჩატარდა ჰაერის მოცულობაზე 80,140,220,300,380,460,540,600,711,948 მ3/სთ.

საწყისი წინააღმდეგობის ცვლილება ჰაერის მოცულობასთან ერთად ნაჩვენებია ნახ. 4.

 სურათი 4. ფილტრის საწყისი წინააღმდეგობის ცვლილება ჰაერის სხვადასხვა მოცულობის ქვეშ

2.2 წონის ეფექტურობის ცვლილება დაგროვილი მტვრის რაოდენობით. 

ეს პასაჟი ძირითადად სწავლობს PM2.5-ის ფილტრაციის ეფექტურობას ფილტრების მწარმოებლების ტესტის სტანდარტების მიხედვით, ფილტრის ჰაერის რეიტინგული მოცულობა არის 508მ3/სთ. სამი ფილტრის გაზომილი წონის ეფექტურობის მნიშვნელობები მტვრის დალექვის სხვადასხვა რაოდენობის ქვეშ ნაჩვენებია ცხრილში 1

ცხრილი 1 დაჭერის ცვლილება დეპონირებული მტვრის რაოდენობით

სამი ფილტრის გაზომილი წონის ეფექტურობის (შეკავების) ინდექსი მტვრის განსხვავებულ რაოდენობაში ნაჩვენებია ცხრილში 1.

2.3 კავშირი წინააღმდეგობასა და მტვრის დაგროვებას შორის

თითოეული ფილტრი გამოიყენებოდა 9-ჯერ მტვრის გამოყოფისთვის. მტვრის ერთჯერადი ემისიის პირველი 7 ჯერ კონტროლირებადი იყო დაახლოებით 15.0 გ-ზე, ხოლო ბოლო 2-ჯერ ერთჯერადი მტვრის ემისიის კონტროლი იყო დაახლოებით 30.0 გ-ზე.

მტვრის შეკავების წინააღმდეგობის ცვალებადობა იცვლება სამი ფილტრის მტვრის დაგროვების ოდენობით ჰაერის ნომინალური ნაკადის ქვეშ, ნაჩვენებია ნახ.5-ზე.

სურ.5

3. ფილტრის გამოყენების ეკონომიკური ანალიზი

3.1 რეიტინგული მომსახურების ვადა

GB/T 14295-2008 „ჰაერის ფილტრი“ ადგენს, რომ როდესაც ფილტრი მუშაობს ჰაერის ნომინალური სიმძლავრით და საბოლოო წინააღმდეგობა მიაღწევს თავდაპირველ წინააღმდეგობას 2-ჯერ, ითვლება, რომ ფილტრმა მიაღწია მომსახურების ვადას და ფილტრი უნდა შეიცვალოს. ამ ექსპერიმენტში შეფასებული სამუშაო პირობების პირობებში ფილტრების მომსახურების ვადის გაანგარიშების შემდეგ, შედეგები აჩვენებს, რომ ამ სამი ფილტრის მომსახურების ვადა შეფასებული იყო შესაბამისად 1674, 1650 და 1518 სთ, რაც იყო შესაბამისად 3.4, 3.3 და 1 თვე.

3.2 ფხვნილის მოხმარების ანალიზი

ზემოთ განმეორებითი ტესტი გვიჩვენებს, რომ სამი ფილტრის მოქმედება თანმიმდევრულია, ამიტომ ფილტრი 1 აღებულია, როგორც მაგალითი ენერგიის მოხმარების ანალიზისთვის.

ნახ. 6 კავშირი ელექტროენერგიის დამუხტვასა და ფილტრის გამოყენების დღეებს შორის (ჰაერის მოცულობა 508მ3/სთ)

რამდენადაც ჰაერის მოცულობის გამოცვლის ღირებულება მნიშვნელოვნად იცვლება, ფილტრის ჯამი გამოცვლაზე და ენერგიის მოხმარებაზე ასევე მნიშვნელოვნად იცვლება, ფილტრის მუშაობის გამო, როგორც ნაჩვენებია ნახ. 7. სურათზე ყოვლისმომცველი ღირებულება = ოპერაციული ელექტროენერგიის ღირებულება + ჰაერის მოცულობის ერთეულის ჩანაცვლების ღირებულება.

ნახ. 7

დასკვნები

1) ზოგადად სამოქალაქო შენობებში ჰაერის მცირე მოცულობის ფილტრების ფაქტობრივი მომსახურების ვადა ბევრად აღემატება GB/T 14295-2008 „ჰაერის ფილტრით“ დადგენილ და ამჟამინდელი მწარმოებლების მიერ რეკომენდებულ მომსახურების ვადას. ფილტრის ფაქტობრივი მომსახურების ვადა შეიძლება ჩაითვალოს ფილტრის ენერგიის მოხმარების ცვალებადი კანონისა და ჩანაცვლების ღირებულების საფუძველზე.

2) შემოთავაზებულია ფილტრის გამოცვლის შეფასების მეთოდი, რომელიც დაფუძნებულია ეკონომიკურ განხილვაზე, ანუ ჩანაცვლების ღირებულება ჰაერის მოცულობის ერთეულის მიხედვით და ოპერაციული ენერგიის მოხმარება სრულყოფილად უნდა იქნას გათვალისწინებული ფილტრის გამოცვლის დროის დასადგენად.

(სრული ტექსტი გამოქვეყნებულია HVAC-ში, ტ. 50, No. 5, გვ. 102-106, 2020 წ.)