高中效过滤器对细颗粒物过滤及容尘性能研究.docxVIP

? ? 高中效过滤器对细颗粒物过滤及容尘性能研究 ? ? 成泽林，王 宇，李艳菊，王馨雨 （天津城建大学能源与安全工程学院，天津 300384） 近年来，我国室外空气污染严重，尤其是以细颗粒物PM2.5污染为主[1-2].人们约90%时间是在建筑物内工作和生活，有30%~70%的建筑室内空气污染状况出现严重超标情况[3-5].办公建筑人员密集工作时间长，室内空气质量好坏与人员健康和工作效率有直接关系.目前办公建筑室内净化PM2.5的主要技术是过滤和静电，而且过滤技术使用率更高，过滤器是空气净化设备及新风净化系统中的主要配件.在空气处理系统中加装过滤器，可以过滤大气中的细颗粒物，降低室内细颗粒物浓度，为室内提供处理过的洁净空气[6-7].高效空气过滤器虽然能够满足要求，但是在成本和运行维护等方面要付出高昂的费用，经济方面不够合理.目前众多学者都对高中效过滤器进行了研究[8-10]，其中刘亮等人对F7-F9级空气过滤器进行了实验研究，发现当新风比在10%~15%范围内，室外浓度≤300μg/m3时，F8级过滤器去除PM2.5效率达到60%，可满足室内PM2.5浓度要求[11-12].因此本文对F8级两种型式的过滤器展开实验，通过空气过滤器性能实验台对过滤器容尘过程中的阻力、效率特性进行相关研究，为后期新风系统及空气净化设备选型以及能耗运行分析提供一些数据支持. 1 实验系统与方法 1.1 实验系统 参照GB/T14295—2019《空气过滤器》[13]、EN779：2012[14]、ANSI/ASHRAE 52.2—2012[15]搭建了空气过滤器性能实验台，主要用于检测一般通风用空气过滤器及其他净化装置的过滤性能（风量、阻力、效率和容尘量）. 实验台结构示意图如图1所示，主要包括：风道系统、污染物发生装置、采样和测试系统.实验台在正压状态下运行，空气通过变频风机经过粗效过滤器和高效过滤器后进入测试风道.人工尘发生系统为负荷尘发尘器，发尘量在4~250 g/h范围内.阻力测试系统包括静压环、压差传感器.通过压力传感器测试待测过滤器前后两端的静压差即为受试过滤器的阻力.颗粒物采样仪器选用8530粉尘仪，用来测量受试过滤器上下游的PM2.5浓度.实验台具体参数见表1. 图1 空气过滤器性能实验台系统 表1 空气过滤器实验台技术能力指标 参照GB/T14295—2019《空气过滤器》[13]标准的要求，对空气过滤器性能实验台进行实验段空气阻力和风速均匀性调试实验.首先进行实验段空气阻力调试，在系统风量为3 400 m3/h时，不安装受试空气过滤器的情况下测得空气阻力值在0 Pa附近，符合GB/T14295—2019[13]所规定的要求. 对风速均匀性调试采用9点法（将风道断面分成9份，取各份中心点为测点，各点分布如图2示），测量各点风速结果如图2所示.由图2可知，待测过滤器截面的速度场分布均匀，依据GB/T14295—2019《空气过滤器》[13]要求的风量（900，3 600，5 400 m3/h）下测得受试过滤器截面风速变异系数＜10%，符合GB/T14295—2019所规定的要求.这是因为该实验台为正压系统，并且在喷嘴后面设置了穿孔板，使其在到达过滤器前，空气已经充分混合. 图2 采样点位置及风速测试结果 从调试结果可知，空气过滤器性能实验台各项性能参数满足GB/T 14295—2019《空气过滤器》[13]的要求. 1.2 实验方法 实验流程如图3所示.参照EN779：2012[14]对被测过滤器进行容尘实验，将ISO 12103-1-A2精细粉尘置于负荷尘发尘器中，粉尘以70 mg/m3的浓度吹向被测过滤器.每次发尘量约为30 g，经电子天平称量，同时利用电子天平对被测过滤器、末端过滤器和发尘器中残留的人工尘进行称量，发尘结束后依据标准计算得到每次发尘过程的过滤器容尘量和计重效率.每次发尘结束时，用8530粉尘仪对被测过滤器的上下游PM2.5浓度进行测试，用于评价过滤器对细颗粒物的过滤能力.被测过滤器的前后安装了压力传感器用来测量被测过滤器前后的压差，通过操作软件导出.参照EN779：2012[14]提出的容尘实验终止条件，即当出现计重效率低于75%计重效率峰值时，或出现两个低于85%计重效率峰值时，终止实验. 图3 容尘实验流程 1.2.1 实验尘源及过滤器 根据相关研究[10-11]发现，当室内PM2.5浓度≤300μg/m3时，F8级过滤器可有效去除PM2.5.因此本实验选用F8级袋式化纤和板式化纤过滤器，具体参数见表2，所用实验尘ISO 12103-1-A2粉尘的主要成分是二氧化硅，伴有少量其他混合物，其密度为900 kg/m3，粒径分布见图4. 表2 空气过滤器参数 图4 A2尘组分 1.2.2 性能分析指标