提高中央空調高效過濾器使用壽命的幾點思考

段希希，宋璞，楊振華

提高中央空調高效過濾器使用壽命的幾點思考

段希希，宋璞，楊振華

（中國空間技術研究院，北京 100094）

空氣過濾器是空調凈化系統的核心設備，更換空氣過濾器的費用占整個凈化空調運行費用的絕大部分。對高效過濾器使用壽命的分析研究，一方面對滿足建筑所需的潔凈要求有重要作用，另一方面能夠節約空調系統的運行費用。通過對某園區空氣過濾器使用現狀的調查，圍繞過濾器的更換和使用壽命等問題進行分析和思考。經過分析總結發現，通過合理確定過濾器終阻力、提高預過濾器的過濾等級、增大濾料面積、降低空調箱的漏風率等措施，可以達到提高高效過濾器使用壽命，節約空調系統運行費用的目的。

高效過濾器；終阻力；過濾等級；使用壽命

1 過濾器分類與使用壽命

1.1 過濾器等級分類

首先介紹過濾器在中國的等級分類。中國于1992年、1993年分別頒布了《高效空氣過濾器》（GB/T 13554—92）和《空氣過濾器》（GB/T 14295—93）兩個國家標準，根據過濾效率可分為初效過濾器、中效過濾器、高中效過濾器、亞高效過濾器以及高效過濾器五類，其中高效過濾器又分為四種[1]。以某園區所使用的過濾器為例，所用空氣過濾器品牌均為康斐爾過濾器，其分類采用的是歐洲標準。歐洲空氣過濾器過濾等級如表1所示。

表1 歐洲空氣過濾器過濾等級

系列等級備注 G系列G1、G2、G3、G4 F系列F5、F6、F7、F8、F9 H系列H10、H11、H12、H13、H14 U系列U15、U16、U17

1.2 過濾器的使用壽命

判斷過濾器是否達到使用壽命的依據是過濾器的終阻力。在空調送風過程中，過濾器對氣流形成阻力。過濾器積灰，阻力增加，當阻力增大到某一規定值時，過濾器報廢。新過濾器的阻力稱初阻力，對應過濾器的報廢阻力值稱終阻力。終阻力的選擇直接關系到過濾器的使用壽命、系統風量變化范圍、系統能耗等。過濾器阻力隨時間變化關系如圖1所示。

終阻力的確定需要考慮多種因素，在大多數情況下，使用現場過濾器的終阻力是初阻力的2～4倍[2]。

2 某園區過濾器使用現狀

2.1 各級過濾器過濾等級及使用壽命統計

目前，該園區以工藝性空調為主，絕大部分潔凈廠房為10 000級和100 000級。經過對整個園區不同區域潔凈空調過濾器的使用現狀進行調查，發現各個區域不同空調機組過濾器更換的周期有很大差異，選取5個建筑區域進行統計，在1#區域內，高效過濾器更換周期最多可相差8個月。不同區域之間，各級過濾器的使用壽命也有很大差別，最多相差2~3年，相比較而言，大部分高效過濾器的使用壽命偏短。各級過濾器使用壽命統計如表2所示。

圖1 過濾器阻力隨時間變化圖

表2 各級過濾器使用壽命統計表

所在區域過濾器等級使用壽命/平均壽命/月 1#區域初效G42~7/4.5 中效F62~7/4.5 高效H137~15/11 2#區域初效G42~3/2.5 中效F64~6/5 高效H1312/12 3#區域初效G44~6/5 中效F74~6/5 高效H1336/36 4#區域初效G43/3 中效F66~8/7 高效H1312~24/18 5#區域初效G43/3 中效F66/6 高效H1312/12

2.2 各建筑過濾器的更換依據

目前，在各個空調運行的建筑內，過濾器的更換依據不同。初、中效過濾器都安裝有壓差計，用于測量過濾器阻力值，達到終阻力之后就可以進行更換，而大部分高效過濾器的更換完全憑室內潔凈度的采樣情況進行更換。部分過濾器更換是按照空調自控系統中顯示的阻力值和現場潔凈度接近超標的情況來確定是否更換過濾器。可以說，該園區高效過濾器的更換并沒有按照相關的標準來進行。

2.3 空調箱以及回風道漏風

部分空調箱漏風嚴重，回風地溝也存在漏風口，尤其是位于負壓段的空調箱和風道，直接將空調箱和風管以外的空調吸進空調系統，使大量的灰塵進入空調系統，灰塵在過濾器中積累，加快了過濾器阻力的增加。

3 存在的問題

一般來說，初、中效過濾器使用壽命為3~6個月，高效過濾器的使用壽命可達3~5年[3]，某些地方空調機組的高效過濾器使用壽命可以達到6~7年。根據表2中的統計數據，非常明顯的是，高效過濾器使用壽命偏低。

根據該園區過濾器的使用情況，高效過濾器費用是初效過濾器的30~40倍，是中效過濾器費用的6~8倍。根據對現狀的分析，系統存在的最主要問題是高效過濾器的使用壽命偏低，大大增加了過濾器的費用支出。

4 過濾器使用壽命過短的原因分析

過濾器的使用壽命除了與空氣的含塵濃度、實際使用風量等因素有關以外，還與濾料面積、風速、預過濾器等級等有關。根據文獻資料分析和現場調查的結果，總結出了高效過濾器使用壽命偏低可能有以下幾個方面的原因。

4.1 預過濾器的等級偏低

通過表2可以得出目前預過濾器，也就是中效過濾器等級與高效過濾器使用壽命的關系，具體如圖2所示。

圖2 某園區中效過濾器等級與高效過濾器使用壽命的關系圖

根據圖2，因園區的大部分建筑的功能類似，建筑廠房內設施相當。對比發現中效過濾器的過濾等級越高，其高效過濾器使用壽命就越長。區域3中效過濾器等級為F7，高效過濾器的使用壽命明顯高區其他區域，為其他地區的2~3倍，驗證了末端高效過濾器的使用壽命與預過濾器的等級有一定關系。

可以說，該園區高效過濾器使用壽命偏低最主要的原因就是中效過濾器等級偏低。

4.2 過濾器選用的過濾材料面積偏小

過濾器中過濾材料的面積稱為過濾面積，通常，一只過濾器的過濾面積為過濾器迎風面的數倍、數十倍，有時達一百倍。被過濾器捕捉到的粉塵大都集中在過濾材料的迎風面上。過濾面積越大，能容納的粉塵越多，過濾器的使用壽命就越長，因此增大過濾器的過濾面積，可以增加其容塵量，延長使用壽命。

4.3 未嚴格按照過濾器終阻力更換過濾器

該園區沒有嚴格按照終阻力值更換過濾器，一方面可能沒有及時更換過濾器，造成空調送風不滿足環境參數的要求。另一方面也可能造成了過濾器還能使用就被淘汰的情況，也會減少過濾器的壽命。

4.4 部分空調機組和風管的漏風率較大

空調機組漏風也是造成過濾器壽命過短的原因之一。使用相同等級的中效過濾器的區域，其高效過濾器使用壽命也不盡相同。部分空調箱的漏風量較大，且一些回風風管也出現了漏風，尤其是位于負壓段的風道，空調系統以外的空氣可以直接進入到空調系統中，對空氣品質造成了影響，這些也是導致過濾器使用壽命較短的原因。

5 對策與建議

為增加高效過濾器的使用壽命，且能有效滿足空氣環境的潔凈要求，根據以上分析，可以采取以下幾個方面的措施，其中最主要的方法就是增加預過濾器的過濾等級。

5.1 提高預過濾器的過濾等級

在潔凈室，末端高效這一級過濾器的效率決定了空氣的潔凈程度，前級過濾器主要是起保護末端過濾器的作用，其作用即延長末端過濾器的使用壽命，保證空調系統的正常工作。因此，要延長末端高效過濾器的使用壽命，最根本的辦法是將灰塵擋在預過濾器上，盡量延長高效過濾器的使用壽命，才能節省運行費用。在G2~H12中，每隔4級左右設置一級過濾器是較為合理的。如果兩級過濾器的效率相差太大，則前面的過濾器起不到預過濾的作用；如果兩級過濾器效率相差不大的話，則后一級過濾器起不到過濾作用。

該園區區末端過濾器等級為H13，用來保證空氣環境潔凈度，這一過濾器等級對于建筑內潔凈度的使用要求是合理的，初效過濾器使用G4等級也是比較合理的，那么就需要合理確定中效過濾器的等級。根據文獻[3]所述，潔凈室末端的高效空氣過濾器需要有效率不低于F8的預過濾器的保護，這樣可以大大增加高效過濾器的使用壽命，一些區域可達5年以上。建議在園區潔凈空調使用的中效過濾器等級為F8。同型號不同等級中效過濾器參數如表3所示。

表3 同型號不同等級中效過濾器參數

序號過濾等級過濾效率初阻力/Pa備注 1F660%～65%≈95過濾器型號EN779 2F790%≈125 3F895%≈150

由表3可知，過濾等級越高，造成的系統阻力越大，由于設計風速的影響，風速過高時，對過濾器的沖擊越大，那么對過濾器材料強度的要求也就越高。

如果F8過濾器對系統送風阻力造成影響或者因系統風速設計過大可能導致過濾器強度不滿足要求等情況，則可以考慮使用F7中效過濾器。

5.2 盡量選用過濾面積大的過濾器

過濾器的濾料面積影響著使用壽命，平均濾料面積增加50%，使用壽命增加70%~80%；平均濾料面積增加1倍，使用壽命增加約3倍[3]。然而，改用過濾器面積大的過濾器雖然能明顯延長使用壽命，但這種做法可操作的空間不大，因為空調機箱空間有限，不可能無限地增大過濾面積。因而在選擇過濾器時，只能是根據現有的安裝空間，在選擇過濾器規格型號時盡量選擇過濾面積大的過濾器，雖然在購買過濾器時有一定經費的增加，但可以起到延長高效過濾器使用壽命的作用。

5.3 控制空調機組的漏風率

工作人員應定期檢查空調機箱以及整個送回風系統管道，及時對漏風處進行密封處理，減少進入空調系統的粉塵量，這樣可起到增加過濾器使用壽命的作用。

5.4 按照各級過濾器終阻力進行更換

終阻力定的低，使用壽命就短，長期更換的費用（過濾器的材料費用、人工費用和廢棄處理費用）相應就高。而提高的終阻力值也不意味著過濾器的使用壽命會明顯延長，但它會使空調系統阻力增大、風量銳減。因此，也沒有必要將終阻力值定得過高。這樣看來，每種過濾器應該有最經濟的阻力值。一些文獻推薦的過濾器的終阻力值如表4[3]所示。

各個運行區域應確保過濾器兩側安裝有壓差計，用來顯示過濾器阻力值，按照選定過濾器的終阻力進行更換，可以對延長過濾器使用壽命起到一定的作用。

表4 終阻力建議值

序號效率規格建議終阻力/Pa備注 1G4（初中效）150～250 2F5～F6（中效）250～300 3F7～F8（高中效）300～400 4F9～H11（亞高效）400～450 5高效與超高效400～600

6 結論

根據調查分析，提高過濾器的使用壽命，降低空調運行費用，主要可以采取的措施有提高預過濾器的等級和過濾效率、在現有的安裝空間內盡量選用過濾面積大的過濾器、降低漏風率、合理確定過濾器的終阻力等。末端高效過濾器使用壽命預期可達3年以上，可以大量節約潔凈空調系統整體的運行費用。

［1］許鐘麟.潔凈室及其受控環境設計［M］.北京：化學工業出版社，2008.

［2］蔡杰.空氣過濾器專題講座空氣過濾原理（講座一）［J］.潔凈與空調技術，2002（3）：60-61，63.

［3］蔡杰.空氣過濾器ABC［M］.北京：中國建筑工業出版社，2002.

［4］中國建筑科技研究院，清華大學核能與新能源技術研究院，蘇州華泰空氣過濾器有限公司，等.GB/T 13554—2008 高效空氣過濾器［S］.北京：中國標準出版社，2008.

［5］中國建筑科技研究院，北京工業大學，河南省米凈瑞發凈化設備有限公司，等.GB/T 14295—2008 空氣過濾器［S］.北京：中國標準出版社，2008.

［6］沈晉明.空調的系統過濾效率與空氣過濾器的選用［C］//中國制冷學會會議論文集，1994.

TE685.3

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.13.039

2095－6835（2019）13－0094－03

段希希（1986—），女，主要研究方向為暖通空調技術。

〔編輯：王霞〕