空气过滤器详细介绍空气过滤器详细介绍一、空气过滤原理粉尘与过滤介质的粘接力 空气中的尘埃粒子，或随气流做惯性运动，或做无规则运动，或受某种场力的作用而移动，当运动中的粒子撞到障碍物，粒子与障碍物之间的范德瓦尔斯力使他们粘在一起。过滤介质材料 应能既有效地拦截尘埃粒子，又不对气流形成过大的阻力。杂乱交织的纤维形成对粒子的无数道屏障，纤维间宽阔的空间允许气流顺利通过。 目前广泛使用的材料有玻璃纤维、聚丙烯纤维、聚酯纤维、植物纤维等。与粉尘撞击过滤介质的运动规律来解释，常见的过滤机理分为惯性原理、扩散原理、静电力。大颗粒粉尘在气流中作惯性运动。气流遇障绕行，粉尘因惯性偏离气流方向并撞到障碍物上。粒子越大，惯性力越强，撞击障碍物的可能性越大，因此过滤效果越好。小颗粒粉尘作无规则的布朗运动.粉尘越小,无规则运动越剧烈,撞击障碍物的机会越多,因此过滤效果越好。 空气中小颗粒粉尘主要作布朗运动，粒子越小，过滤器的效率越高；大颗粒粉尘主要作惯性运动，粒子越大，过滤器的效率越高。扩散和惯性效果都不明显的那部分粉尘最难过滤，对过滤器性能而言，过滤效率最低点的效率值最具代表性。若过滤材料带静电或粉尘带静电，过滤效果可以明显改善。其原因主要有两条：静电使粉尘改变运动轨迹并撞向障碍物；静电力使粉尘在介质上粘得更牢固。过滤器阻力 被捕捉的粉尘对气流产生附加阻力，使用中过滤器的阻力会逐渐增加。被捕捉到的粉尘与过滤介质合为一体而形成附加的障碍物，所以使用中过滤器的过滤效率也会有所提高。被捕捉的粉尘大都聚集在过滤材料的迎风面上。滤料面积越大，能容纳的粉尘越多，过滤器的使用寿命就越长。滤材上积尘越多，阻力越大。当阻力大到不合理的程度时，过滤器报废。有时，过大的阻力会使过滤器上已捕捉到的灰尘飞散，出现这种危险时，过滤器也该报废。过滤器阻力随气流量的增加而提高，通过增大过滤材料面积，可以降低穿过滤料的相对风速，以减小过滤器阻力。新过滤器的阻力为初阻力，对应的报废为终阻力。终阻力=24 初阻力。二、过滤效率与试验方法空气过滤器的“过滤效率是被捕捉的粉尘量与原空气含尘量之比：过滤器捕集粉尘量 下游空气含尘量过滤效率 1 - 上游空气含尘量 上游空气含尘量过滤器效率的实际含义和具体数值因试验方法的不同而大不一样。在工程上，为了省事并为了减少误解，出现了几种用代号表示效率规格的方法。2.1 一般通风过滤器试验方法计重法 Arrestance试验尘源为大粒径、高浓度标准粉尘。粉尘的主要成分是经筛选的、规定地区的浮尘，再掺入规定量的细碳黑和短纤维。大多数国家规定使用美国亚利桑那荒漠地带的“道路尘”（Arizona Road Dust），中国标准曾规定使用黄土高原某村落的尘土，日本标准规定使用源于日本的“关东亚黏土”。测量的“量”为粉尘重量。过滤器装在标准试验风洞内，上风端连续发尘。每隔一段时间，测量穿过过滤器的粉尘重量或过滤器上的集尘量，由此得到过滤器在该阶段按粉尘重量计算的过滤效率。最终的计重效率是各试验阶段效率依发尘量的加权平均值。计重法试验的终止试验的条件为：约定的终阻力值，或效率明显下降时。这里的所谓“约定”是指客户与试验者间的约定，或试验者自己的规定。显然，约定终止试验的条件不同，计重效率值就不同。终止试验时，过滤器容纳试验粉尘的重量称为“容尘量”。计重法用于测量低效率过滤器，那些过滤器一般用于中央空调系统中的预过滤。计重法试验是破坏性试验，不能用于制造厂的日常产品性能检验。比色法 Dust-spot试验台和试验粉尘与计重法所用相同。粉尘“量”为采样点高效滤纸的通光量。在过滤器前后采样，采样头上有高效滤纸，显然，过滤器前后采样点高效滤纸的污染程度会不同。试验中，每经过一段发尘试验，测量不发尘状态下过滤器前后采样点高效滤纸的通光量，通过比较滤纸通光量的差别，用规定计算方法得出所谓“过滤效率”。最终的比色效率是试验全过程各阶段效率值依发尘量的加权平均值。终止试验的条件与计重法条件相似：约定的终阻力值，或效率明显下降时。比色法用于测量效率较高的一般通风用过滤器，空调系统中的大部分过滤器属于这种过滤器。比色法曾是国外通行的试验方法，这种方法逐渐被计数法所取代。严格的比色法是破坏性试验。大气尘计数法尘源为自然大气中的“大气尘”。粉尘的“量”为大于等于某粒径的全部颗粒物个数。测量粉尘的仪器为普通光学或激光尘埃粒子计数器。效率值为新过滤器的初始效率。大气尘计数法用于测量一般通风用过滤器。其效率值只代表新过滤器的性能。中国的效率分级是建立在大气尘计数法基础上的。计数法 Particle Efficiency试验台与计重法和比色法所用类似，发尘所用的高浓度试验粉尘也与计重法和比色法所用类似。粉尘的“量”是微小粒径段颗粒物的个数。测量粉尘的仪器为激光粒子计数器。试验过程中，在每次发尘试验的之前和之后，进行计数测量，并计算过滤器对各种粒径颗粒物的过滤效率。当达到终止试验的条件时停止试验。过滤器的典型效率值是在规定粒径范围内，各阶段瞬时效率依发尘量的加权平均值。欧洲标准规定，计数测量时使用的特定的多分散相液滴，如用 Laskin 喷管吹出的DEHS 喷雾，或使用与标定计数器所用标准颗粒物相同的 Latex 乳胶球。美国规定计数测量使用漂白粉。计数效率不再是个单一的数值，而是一条沿不同粒径的过滤效率曲线。欧洲的试验表明，当试验的终阻力为 450Pa 时，0.4 放 m 处的计数效率值与传统比色法效率值接近。美国标准规定针对不同档次的过滤器测量不同粒径范围的效率值，其试验终阻力仍是“2 倍初阻力或更高”。完整的计数效率测试是破坏性试验，不能用于产品的日常检验。计数法效率正在取代比色法效率。2.2 过滤器按效率分级用不同方法测出的过滤效率值可能相差很大，例如，一只计策法 95%的过滤器，若用比色法测量出的效率可能只有 30%，用 DOP 法测试可能根本就测不出任何效率。为了方便，人们经常使用代号来表示过滤器的效率。目前在国内，“初、中、高”的说法仍最普及，占第二位的是欧洲的 GFHU分类，再往后是欧洲早期的 EU 分类，美国分类方法尚不流行。目前不存在被世界各国以及各行各业都接受的效率标识方案，今后若干年内也难出现。2.3 健全测试手段是过滤器行业当务之急目前国内过滤器厂商难以为市场提供高质量产品，其最主要原因是测试技术而不是制造技术。高效过滤器出厂前必须经过逐台性能试验，这在国外是不言而喻的事，而国内众多过滤器制造厂中有检测手段的不足 5%，即使有也不是全检。测试手段不完善，国产过滤器的市场表现就只能限于低档次、小批量、非正常行为的竞争。此外，国内的高效过滤器试验方法应尽快与国际接轨。半导体待业已经明确拒绝传统的钠盐法和 DOP 法，没有扫描台的厂商很难将过滤器卖给新建的芯片厂，而今后几年国内新建芯片厂将需要数亿元的高效过滤器，如果不迅速采取行动，这个大生意将没国内过滤器厂家的事。具有一般通风用过滤器试验台的国内厂家屈指可数，这使得大多数国产通风过滤器的性能没有保证。过滤器主流厂家有实力添置最好的试验台，但他们没有意识到性能试验的重要性。三、过滤器选用经验3.1 合理确定各级过滤器效率一般情况下，最末一级过滤器决定送风的洁净程度，上游各级过滤器起保护作用，它保护下风端过滤器以延长其使用寿命，或保护空调系统以确保其正常工作。设计时，应首先根据送风的洁净要求确定末级过滤器的效率，然后选择起保护作用的过滤器（预过滤器），如果这级过滤器亦需保护，再在它的上风端增设过滤器。应妥善匹配各级过滤器的效率，若相邻两级的效率相差太大，则前一级直不到保护后一级的作用。使用欧洲“GFHU”效率规格分类时，可每隔 24 档设置一级过滤器。例如：G3F5F8H12，其中，末端 H12 高效过滤器决定送风的洁净水平，F8 保护 H12，F5 保护 F8，G3 保护 F5。选择预过滤器时要将使用环境、备件费用、运行能耗、维护与供货等因素综合考虑后决定。特别地，洁净室末端高效（HEPA）过滤器前要有效率规格不低于 F8 的过滤器来保护；甚高效（ULPA）过滤器前可选用 F9H11 的过滤器。空调系统本身应有效率规格不低于 F5 的过滤器来保护。在无风沙、低污染地区，F7 过滤器前可不设预过滤器；在城市的空调系统中，目前常见的初级过滤器是 G3F6。确定过滤器效率的要点是：末级过滤器的性能要可靠，预过滤器的效率规格要合理，初级过滤器和预过滤器的维护要方便。3.2 选择滤料面积大的过滤器过滤面积大，能容纳的粉尘就多，过滤器的使用寿命就长。过滤面积大，气流穿过材料的速度就低，过滤器的阻力就小。增加过滤面积是延长过滤器使用寿命的最有效手段。经验表明，对于同种结构、同样滤材的器，当终阻力确定时，过滤面积增加 50%，沾顺的使用寿命会延长 70%80%；面积增加一倍，过滤器的使用寿命约是原来的三倍。当然，增加过滤面积时，要考虑过滤器的结构和现场条件。例如袋式过滤器，可以通过增加滤袋的数量和滤袋的长度来增加过滤面积；对于传统有隔板过滤器，可以同厂家探讨减小间距以增加滤纸褶数的可能性。在新设计的项目中，应选择能容纳过滤材料多的那种过滤器。过滤面积的大小对过滤器效率没多大影响。有些精明的承包商在空调系统的安装和调试阶段临时使用过滤面积小、价格便宜的过滤器，待工程交工时再换上过滤面积大的、原设计中的过滤器。滤材多的过滤器的价格会高一些，但使用寿命延长肯定能抵消产品价格的变化。使用寿命的延长还意味着维护人工费用的减少和风险的减少。此外，过滤面积增大后初阻力会降低，空调系统的能耗费用也会少些。对最终用户来说，选用过滤面积大的过滤器肯定合算。3.3 高效过滤器必须经过逐台检验目测查不出过滤器的漏点。在高洁净度场合，一只漏气的高效过滤器足以使整个工程失败。所以，每只高效过滤器在出厂前，都必须在专门的试验台上按标准进行性能检验。一旦选用了未经逐台测试的高效过滤器，用户就要承担工程失败的风险。各制造商可能采用不同的测试方法，用户可能认可或怀疑特定的方法，用户的底线是：制造高必须对每只高效过滤器都进行例行测试，相比之下，用什么方法测试是第二位的。在国外比较讲究的制造厂内，对刚下生产线的高效过滤器进行测试，能拣出 3%有漏点的过滤器，其中部分可以修复成合格品，而另一部分则因无法修复而报废。几年前，对国内制造厂家刚下线的高效过滤器进行测试，不合格率达 3%10%，极端情况下的不合格率可高达 30%。可悲的是，国内数百家高效过滤器制造厂，有测试手段者不足 10%，其中能坚持逐台测试的厂家更是屈指可数。大量未经测试的高效过滤器流入市场，而许多用户并不追究。坚持逐台测试必然会提高生产成本（测试费用，废品），产品价格会略微提高。只要你能证明每台高效过滤器都经过严格测试，用户不会计较由此而产生的那点差价。3.4 各种场所过滤器效率的配置什么场合配置什么样、什么效率的过滤器，这是经过多年实践摸索出来的。教训使制造者和设计师不断地改进过滤器产品和工程设计，但往往人们只谈经验不提教训。我国的空调工程师们曾有自己的经验，引进项目和实际教训又不断地冲击着我们过去的经验。特别地教训告诉人们，舒适性空调系统仅使用低效率过滤器时，几年内就会出现风口黑渍、墙壁褪色、空调系统积灰。处理这些问题的费用是惊人的，有过这类教训的人会在新设计中提高过滤器的效率规格，而另一些人则仅从卫生角度去选择过滤器。为了杜绝风口黑渍，保持室内装修不褪色，保持空调系统和送风管道的清洁，城市中舒适性空调系统最好选用 F7 效率规格（比色法 85%，中国规格“高中效”）的过滤器。如果仅考虑室内环境卫生标准（0.15mg/m3），采用 G3 过滤器就足够了。附录中给出部分场合过滤器的配置情况，那些配置是比较流行的或笔者认为较合理的配置，这里没有多少道理好讲，几十年中的教训和经验使人们按那些配置选择过滤器。3.5 以阻力判定过滤器使用寿命过滤器对气流形成阻力。过滤器积灰，阻力增加，当阻力增大到