1、专业论 坛 暖 通空调 年第 卷第 期 空气过滤器能效分级适用性探讨同济大学包 必超廖明月林忠 平同济大学建筑设计研究院 （集团 ）有限 公 司张晓磊摘要根据 标 准对只不同过滤级别的空气过 滤器样品进行了性能试验 ，依据 的能效分级方法对受试空气过滤器进 行了能效分级 。试验数据分析结果表明 ，该分级标准对于部分类型 （级 ）过滤器的平均阻力范围选取过小 ，不能准确反映过滤器在实际应用过程中的能耗差异 。提出应以倍初阻力作为计算终阻力 ，同时建议采用单位容尘量平均能耗作为过滤器能效评价标准 。关键词能效分级空气过滤器适用性能效评价单位容尘量平均能耗 ， ， ， ， ， ， 引言我国 建 筑
2、能 耗 占 社 会 总 能 耗 的 比 例 约 为，而目前发达国家 的建筑能耗占总能耗的近。暖通空调设备作为公共建筑领域广泛使用 的 重 要 设 备 ，其 能 耗 约 占 建 筑 总 耗 电 量 的。而在暖通空调设备的能耗中 ，风机的能 耗占很大比例 ，欧洲通风协会的分 析 结 果 显 示 ，风 机 能 耗 占 空 调 机 组 能 耗 的。风机克服 的阻力中很大一部分来自空气过滤器 ，统计表明空调机组中过滤器的能耗占总风机能耗的。另一方面 ，我 国的大气污染日益严重 ，根据国家环境保护部发布的权威消息 ，年 全国的重点大 中城市细颗粒物（）严重超标。室外污染的加剧使得空气过滤器在 集中空调系统
3、及空气净化器中的应用受到了更多的关注 。因此 ，空气过滤器在使用期间的能耗不容忽视 。不同国家 、组织颁布了相关的过滤器标准对空气过滤器进行评价与分级 。过滤器的阻力作为过滤器的一个重要性能指标并没有得到足够的重视 ，如欧洲标准 ：及美国标 准 的过滤器 分级依据是过滤效率 ，对阻力没有明确要求 ；我国的 空气过滤 器 以大于或粒子 的初始分组效率 （或计 重效率 ）作为分级包必超 ，男 ，年 月 生 ，在读硕士研究生林忠平 （通 信作者 ） 上海市曹 安公路 号同济大学机械与能源工程学院暖通空调研究所（）：收 稿日期 ：一次修 回 ：二次修 回 ： 暖 通空 调 年第 卷第 期 专 业 论坛
4、依据 ，对过 滤器只有初阻力上限要求 ，如中效过滤器在其额定风量下初阻力不得大于。为评价过 滤器的能效 ，欧洲通风协会于年发布 了基于 标 准 的 过 滤 器 能 效 评 价 标 准 。本文根 据 的能效 分级方法对只受试空气过滤器进行能效分级评价 ，并讨论该能效分级方法的适用性 ，为我国相关标准的制定提供参考 。 一般通风用过滤器能效分级 空 气过 滤器能耗空气过滤器的能耗可以定义为运行风量 、风机效率 、运行平均压降 、运行时间的函数 ，可用式 （）计算 ： （）式中为过滤器的能耗 ；为通过过滤器的体积 风量 ；为过滤器在特定容尘量 下的平均阻力 ；为过滤 器的使用时间 ；为风机的运行效率
5、（包括电 动机效率 ）。一般通风空调系统常采用变频风机 ，通过改变风机转速保证空调机组的风量不变 ，因此假定体积风量为 。一般空调机组的风机的平均效 率 （包括电动机效率 ）为，风机一 年的运行时间取 。根 据 标准对 过滤器在额定风量下进行容尘试验 ，采用多项式拟合阻 力曲线 ，并计算得出相应的多项式系数，。其中为过滤器 阻力 ；为积尘 量 ；为过滤器在额定风 量下的初阻力 。根据下式计算过滤器的平均阻力 ：（）式中为规定 量的负荷尘 ，用 以模拟过滤器运行的情况 。该粉尘量因效率分组（，）而异 ，级 （粗效 ）过 滤器取，级过滤 器取，级过滤 器取。若 过滤 器的喂尘量 （根据 标准 ，过
6、滤器 达到终阻力时的容尘量 ）低于，则该过 滤器被定为能效级 ，分级过程终止 。 空气过滤器能效分级利用式 （）计算过滤器的能耗，根据标准给 出的过滤器能效分级方法 ，按表对过滤器的能效进行分级 。 能效分级试验表 一般通风用空气过滤器能效分级 能 效 分 级 根据 标准对只不同过滤级别的空气过滤器样品进行空气过滤器性能试验 ，并根据能效分级方法对受试空气过滤器进行能效分级评价 ，根据试验结果进行数据分析并讨论空气过滤器的能效评价结果 。 试 验台 简介试验台按照欧洲过滤器测试标准 （ ）及中国制 冷空调工业协会标准 （ ）的要求搭 建 ，如图所示 。该试验台主要由以下结构部件组成 ：空气入口
7、过滤器和消声弯头 、变频风机箱 、喷嘴流量计组 （标准件 ）、高效空气过滤器 、混合室 、气粗效 过 滤器 试验台管段 压力传感器 喷嘴流量计 气溶胶发生装置人工尘喂尘装置温湿度传感器粒子计数器下游测试段变频风机均流板高效空气过滤器混合室上游测试段上游采样管受试过滤器下游采样管末端过滤器图 过滤器性能试验装置溶胶发 生装置 、人工尘喂尘装置 、压力传感器 、温湿度传感器及风管等 。 试 验样 品（） 包必超 ，等 ：空气过滤器能效分级适用性探讨 测试使 用人工尘 。考 虑到过滤器检测的普适性和多样性 ，通过对一般通风空调用过滤器的市场调研 ，选取若干主流生产企业的空气过滤器样品 （见表）。其中
8、 ，与，样品的滤料分别来自两家不同的供应商 。表 空气过滤器样品厂家 过 滤器编号 滤料 级别 过滤器型式甲 玻璃纤维 型 密 褶 式 玻璃纤维 型 密褶 式 玻璃纤维 型 密褶 式 玻璃纤维 型 密褶 式 玻璃纤维 型 密褶 式乙 化学纤维 袋式 玻璃纤维 袋式 玻璃纤维 袋式 化学纤维 袋式 玻璃纤维 袋式丙 化学纤维 袋式 化学纤维 袋式 化学纤维 袋式丁 化学纤维 板式 化学纤维 袋式 玻璃纤维 袋式 试 验方 法按照 标准对空气过滤器样品进行测试 ，对于及级过 滤器 ，首先进行初阻力及额定风量（ ）下粒 子的（癸二酸 二辛酯 ）初始效率测试 ，通过光学粒子计数器进行次上下游切换采样并
9、计算过滤效率 。其次进行过滤器容尘 试 验 ，人 工 尘 的 喂 尘 浓 度 为。发尘过 程中过滤器阻力会不断上升 ，通过调节风机频率使过滤器容尘过程中试验风量保持不变 。初次发尘量为，记录过滤器的计重效率 、阻力和对粒 子的计数效 率 。分阶段（至少次 ）发尘直至终阻力达到，试验结 束 。每个阶段都需记录过滤器的计重效率 、阻力及计数效率 ，其中对粒 子的计数效 率在每个容尘阶段结束后进行测试 。级过滤器无需测试计数效率 ，且容尘阶段的终阻力为，其余过 程与及级过滤器测试过程相同 。 试验结果及分析利 用式 （）对试验空 气过滤器样品进行能效分级 ，结果见表。表 试验空气过滤器能效分级结果编
10、号 过 滤级别 容尘 量 （） 能效 分 级 级过滤 器能效分级分析图为级空气过滤器的容尘阻力曲线 。根据能效评级 ，与过滤器的能效级别分别为与。过滤器的初阻力为，大于过滤 器的初阻力，但其阻 力增长明显慢于过滤器 ，因此 ，若过滤器计算终阻力继续上升至某一值时 ，只过滤器的平均阻力相同 ，能效评级也相同 。同时 ，实际应用中空气过滤器更换时的终阻力通常为初阻力的倍 ，从图可知 ，当其容尘量为时 ，两过滤器的阻力都低于其倍初阻力 。因此 ，评级方法中的计算终阻力选取偏小 。，过 滤器 （级 ）的初阻力分别为，阻力为时的容 尘量分别为，说明其 容尘性能有一定的差异 。而由表可以看出 ，这只过滤器
11、的能效级别均为级（ ）。从图可以 看出 ，在的 容尘 区间内 ，只级过滤器的阻力和容尘 暖 通空 调 年第 卷第 期 专 业 论坛图 级空气过滤器容尘阻力曲线量的曲 线差别不大 ，但当容尘量超出这个区间时 ，容尘阻力曲线出现显著不同 。从表可以看出 ，在容尘时 ，除 了空气过 滤器 ，其他只空气过滤器的阻力上升幅度很小 。只过滤器的阻力均在左右 ，可以 认为处于空气过滤器寿命周期的初期 ，用这一段的平均压降来计算空气过滤器的能效分级并不能完全反映其实际能效 。以上分析表明 ，对于级过滤器 ，用容尘开始到容尘这 个区 间的平均压降来计算空气过表 级过 滤 器容尘 时 的阻 力上升编号 过 滤级别
12、 初始阻力 容尘 时 阻力 平均阻力阻力 上 升 上升比 滤器的 能效并不能完全反映其能效 ，平均阻力的取值区间过小 。 级过滤 器能效分级分析图为级空气过滤器的容尘阻力曲线 。从表可以看出 ，空气过滤器的能效评级高于图 级空气过滤器容尘阻力曲线，空 气过 滤器 。由于，空气过滤器的容尘量远大于，空 气过 滤器 ，且级过滤器的平均压降是按照容尘的阻力性能曲线近似 积分 计算得到的 ，所以容尘量小的空气过滤器的阻力上升幅度比容尘量大的空气过滤器要大 ，即平均阻力大于容尘量大的空气过滤器 ，说明该能效分级方法对级过滤器的评价有一定作用 ，能够较为准确地反映过滤器在实际使用寿命期间的能效 。 级过滤
13、 器能效分级分析图为级 空 气 过 滤 器 的 容 尘 阻 力 曲 线 。空气过滤器是板式过滤器 ，其过滤面积相比袋式和型密褶式小 ，所以即使具有相同的单位面图 级空气过滤器容尘阻力曲线积容尘 量 ，也会导致容尘量小很多 。欧洲通风协会标准考虑了这一情况并规定 ：若过滤器的喂尘量低于，则过滤 器被定为能效级 。，均为袋式过滤器 ，滤料面积大 ，故容尘量比板式过滤器大 ，在容尘时 的阻 力也大致是初阻力的倍 。只过滤器的能效等级分别为和，说明能效分级对级过滤器的容尘阻力特性具有一定的评价作用 。 能 效分 级讨论根据试验结果与分析可知 ，该能效评价标准虽然在一定程度上能够评价空气过滤器的能效 ，
14、但对于级过滤器 ，其计算的平均阻力范围过小 。实际应用中空气过滤器更换时的终阻力通常为初阻力的倍 ，因此可以考虑采用空气过滤器阻力为初阻力的倍时的容尘量作为计算平均阻力的依据（），分别计 算相应终阻力下的容尘量 、平均阻力及能效分级 （依据 ），计算结 果见表。（） 包必超 ，等 ：空气过滤器能效分级适用性探讨 表 终阻力为初阻力 倍时的能效分级编号 过 滤级别 终阻 力容尘量 （） 能效分级 原能效分级 单位容尘量平均能耗 （） 中的过 滤器能效分级是以指定容尘量 ，即在处理相同的粉尘量的基础上进行对比确定的 。由表可知 ，当达到倍初阻力时各过滤器的容尘量并不相同 。因此 ，能效分级不仅应反
15、映过滤器在实际使用周期内的能耗 ，同时也应考虑粉尘处理能力 。表中空气过滤器的单位容尘量平均能耗是以过滤器倍初阻力作为计算终阻力得出的 ，等于按 计算方 法计算得到的能耗除以倍初阻力时的容尘量 ，能更好地反映过滤器的实际能效 。 结语通过对只不同级别的过滤器样品的试验分析 ，探讨了 能效分级标准的适用性 。对 试验结果的分析发现 ，该标准对部分过滤器来说平均阻力范围选取偏小 ，不能准确反映各过滤器的实际能耗差异 。对于国内相关标准的制定 ，建议采用倍初阻力或根据空气过滤器的级别设置科学合理的终阻力 。为了体现空气过滤器寿命周期内的能效 ，也更有利于在同一使用条件下比较各过滤器的性能 ，推荐在合
16、理的终阻力的前提下 ，使用单位容尘量平均能耗作为能效评价标准 。参考文献 ：江 亿 我国建筑耗能 状况及有效的节能途径 暖通 空调 ，（）： ：，梅洁 ，袁旭 东 变风量空调系统中过滤器的能耗计算能源技术，（）：财新 网 年中国 大中城 市 严重超标 （）： ： ：， ：，中 国建 筑科学研究院 空气过滤 器 北京 ：中国标准出版社 ， ：，欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁（上接第页）许 为全 热质交换过程与设备 北 京 ：清华大学出版社 ，张寅平 建筑环境传质学 北 京 ：中国建筑工业出版社 ，电 子 工 业 部 第 十 设 计 研 究 院 空气调节设计手册版 北京：中国建筑工业出版社 ， ， ， ，
