袋式過(guò)濾器的測(cè)試分析

1en979:2012標(biāo)準(zhǔn)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)中的空氣過(guò)濾器的應(yīng)用已經(jīng)從最初的保護(hù)開(kāi)始，逐漸改善了空氣的質(zhì)量（iaq），以確保人體的健康。細(xì)粉塵,特別是粒徑在2.5μm和1μm以下的顆粒物,在城市和鄉(xiāng)村大氣環(huán)境中均急劇增加,按照計(jì)數(shù)濃度計(jì)算,90%以上的大氣顆粒物是粒徑小于1μm的亞微米細(xì)顆粒物目前歐盟EN779標(biāo)準(zhǔn)隨著諸如熔噴復(fù)合材料和納米材料等新型帶靜電過(guò)濾材料的引入,有必要制定新標(biāo)準(zhǔn)。EN779:2002標(biāo)準(zhǔn)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)舊標(biāo)準(zhǔn))規(guī)定了可以采用靜電消除方法來(lái)去除過(guò)濾材料上的靜電,但并未將消靜電效率強(qiáng)制納入過(guò)濾器分級(jí)體系。并且,人工消除靜電方法對(duì)過(guò)濾材料除靜電后達(dá)到的效率和過(guò)濾器實(shí)際使用中靜電消失后最終保留的過(guò)濾效率有多大可比性存在爭(zhēng)議式中n為過(guò)濾器下游粒徑0.4μm粒子數(shù);N過(guò)濾器上游粒徑0.4μm粒子數(shù)。平均效率的計(jì)算需要考慮容塵各階段的效率,即式中E因此,對(duì)于過(guò)濾器分級(jí),現(xiàn)行EN779:2012標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定了中效過(guò)濾器對(duì)于0.4μm測(cè)試氣溶膠的計(jì)數(shù)過(guò)濾效率。從對(duì)比測(cè)試到測(cè)量絕對(duì)效率,這是一個(gè)根本轉(zhuǎn)變。而且F級(jí)高中效過(guò)濾器的新定義反映了通風(fēng)過(guò)濾器的高性能要求,這也在一定程度上反映了過(guò)濾器對(duì)改善室內(nèi)空氣品質(zhì)所做的貢獻(xiàn)。但是,鑒于EN779:2012版標(biāo)準(zhǔn)是歐洲各界維護(hù)自身利益的一個(gè)妥協(xié)產(chǎn)物,必然存在一定缺陷,0.4μm測(cè)試氣溶膠計(jì)數(shù)效率并不能直接反映衡量人體暴露的顆粒物質(zhì)量濃度效率,希望即將出臺(tái)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO16890能夠?qū)Υ擞兴鶑浹a(bǔ)。新ISO或國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)能夠提供過(guò)濾器針對(duì)PM10,PM2.5和PM1的測(cè)試及分類(lèi)方法。這些標(biāo)準(zhǔn)預(yù)計(jì)3~5年后會(huì)出臺(tái)實(shí)施。2實(shí)際性能測(cè)試真實(shí)反映過(guò)濾器性能的測(cè)試方法應(yīng)當(dāng)是在空調(diào)通風(fēng)機(jī)組中對(duì)過(guò)濾器進(jìn)行實(shí)際的全壽命性能測(cè)試,但是這種實(shí)測(cè)需要很長(zhǎng)時(shí)間。本研究對(duì)過(guò)濾器實(shí)際運(yùn)行性能進(jìn)行測(cè)試,采用實(shí)驗(yàn)室內(nèi)專(zhuān)門(mén)搭建的實(shí)驗(yàn)臺(tái)(見(jiàn)圖1)進(jìn)行。2個(gè)過(guò)濾器分別安裝在獨(dú)立機(jī)組中,每個(gè)機(jī)組設(shè)有單獨(dú)的變頻控制風(fēng)機(jī),控制流量為3400m測(cè)試選用市場(chǎng)出售的2種(每種3個(gè),完全相同)過(guò)濾器,運(yùn)輸途中包裝紙箱未拆封。1個(gè)過(guò)濾器用于真實(shí)性能測(cè)試,另1個(gè)用于EN779:2012標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試,第3個(gè)過(guò)濾器的濾料用于消除靜電測(cè)試(異丙醇浸泡法)。實(shí)際性能測(cè)試在61d(1446h)內(nèi)連續(xù)進(jìn)行,每10min記錄1次計(jì)數(shù)效率。采用Lighthouse3041型激光粒子計(jì)數(shù)器,以粒徑0.4μm的顆粒物為基準(zhǔn)測(cè)得過(guò)濾效率,采用Dwyer331型壓差傳感器測(cè)量過(guò)濾器壓差。每6個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)取平均值作為1個(gè)逐時(shí)計(jì)數(shù)效率記錄數(shù)據(jù)。測(cè)量的同時(shí),記錄氣溫及相對(duì)濕度,大氣顆粒物基本計(jì)量數(shù)據(jù)可從荷蘭環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)站LML.RIVM下載。將本研究計(jì)數(shù)濃度測(cè)量結(jié)果轉(zhuǎn)化為質(zhì)量濃度后可同鄰近2個(gè)監(jiān)測(cè)站的PM10濃度數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,但這一處理過(guò)程與大氣氣溶膠成分有關(guān),將來(lái)在這一方面需要作進(jìn)一步研究,這也可與即將出臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)ISO16890相呼應(yīng)。3濾料及過(guò)濾器過(guò)濾器的實(shí)際性能測(cè)試耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)且可能因地點(diǎn)不同而產(chǎn)生差異,另外測(cè)量條件受時(shí)間影響,近些年在歐美地區(qū)一直是激烈爭(zhēng)論的話題,即在標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)試中如何真實(shí)反映過(guò)濾器的實(shí)際運(yùn)行狀況。歐洲選擇將濾料浸泡在異丙醇中來(lái)判斷濾料是否帶靜電,這項(xiàng)測(cè)試已成為EN779標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試流程中的強(qiáng)制條款。美國(guó)采取用極細(xì)分散的氯化鉀測(cè)試氣溶膠的最低實(shí)驗(yàn)效率來(lái)反映過(guò)濾器的真實(shí)運(yùn)行狀況,但是由于多種原因,此方法并未作為附件附加到ASHRAE52.2標(biāo)準(zhǔn)中。日本提出一種新型測(cè)試方式,即采用飽和異丙醇蒸氣來(lái)消除靜電,此方式降低了改變、破壞濾料及纖維結(jié)構(gòu)的風(fēng)險(xiǎn)。鑒于各國(guó)不同標(biāo)準(zhǔn)對(duì)過(guò)濾器在實(shí)驗(yàn)室的性能測(cè)試采用的方法有較大區(qū)別,需要對(duì)過(guò)濾器進(jìn)行實(shí)際的性能測(cè)試,以正確評(píng)價(jià)過(guò)濾器的實(shí)際運(yùn)行情況,以及實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)試與此的差異4en979:2013標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比了市場(chǎng)出售的2種袋式過(guò)濾器(標(biāo)稱(chēng)過(guò)濾等級(jí)為EN779:2002規(guī)定的F7級(jí)),其中1種過(guò)濾器使用玻璃纖維濾料(10袋),另1種為合成熔噴化纖濾料(8袋)。在實(shí)驗(yàn)室依據(jù)EN779:2012對(duì)2種過(guò)濾器進(jìn)行標(biāo)識(shí)。圖2,3顯示了2種過(guò)濾器容塵全過(guò)程的效率曲線,圖例表示每一容塵階段終阻力,為標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值;圖4,5顯示了2種過(guò)濾器消靜電前后效率對(duì)比。測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2。需注意的是,依據(jù)EN779:2012標(biāo)準(zhǔn),合成熔噴化纖濾料過(guò)濾器因其消除靜電效率為24%而并未被評(píng)定為F7級(jí)。因此,舊標(biāo)準(zhǔn)在評(píng)價(jià)中效過(guò)濾器效率方面有一定的局限性,需要由EN779:2012標(biāo)準(zhǔn)來(lái)重新界定中效過(guò)濾器的級(jí)別。EN779:2012與新頒布的EUROVENT4/11-2010對(duì)比圖4,5可以看出,靜電作用主要是對(duì)化學(xué)纖維濾料效率有增強(qiáng)作用。前文已述及新標(biāo)準(zhǔn)EN779:2012相對(duì)舊標(biāo)準(zhǔn)的一大改進(jìn)是將靜電消除效率強(qiáng)制納入F級(jí)過(guò)濾器分級(jí)體系,這一做法將過(guò)濾器分級(jí)向前推進(jìn)了一大步,但依然存在一些問(wèn)題。仔細(xì)分析數(shù)據(jù),玻璃纖維過(guò)濾器容塵全過(guò)程對(duì)0.4μm粒徑粒子的平均效率E圖6顯示了過(guò)濾器實(shí)際性能測(cè)試結(jié)果,可以看出,在真實(shí)測(cè)試中,玻纖濾料過(guò)濾器的過(guò)濾效率在60%上下浮動(dòng),波動(dòng)的主要原因是相對(duì)濕度對(duì)容塵質(zhì)量的影響;合成熔噴濾料過(guò)濾器的初始效率較高,但迅速衰減到35%左右并最終降為30%左右,這是由靜電效應(yīng)的衰減造成的。效率衰減后的合成熔噴濾料過(guò)濾機(jī)理以機(jī)械力捕捉顆粒物為主,其過(guò)濾效率和阻力同玻璃纖維過(guò)濾器變化趨勢(shì)相同。整個(gè)測(cè)試在2012年11—12月間(1446h)連續(xù)進(jìn)行。通過(guò)比較EN779:2012容塵過(guò)程效率與實(shí)際運(yùn)行效率,可以發(fā)現(xiàn)對(duì)于此玻纖袋式過(guò)濾器和化纖袋式過(guò)濾器,實(shí)際性能(0.4μm粒徑粒子的效率)小于用ASHRAE塵進(jìn)行容塵實(shí)驗(yàn)過(guò)程(直至阻力達(dá)到450Pa)中的0.4μm粒徑粒子的平均計(jì)數(shù)效率。文獻(xiàn)[12]指出,由于未作消除靜電規(guī)定,EN779效率要高于實(shí)際情況。瑞典國(guó)家檢測(cè)和研究中心提出基于實(shí)時(shí)測(cè)量的壽命周期最低效率MLE(minimumlifeeffici