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以提高過濾器等級為例，對于辦公/住宅/商場/餐廳/酒店/展廳/公寓/醫(yī)院/學校項目，想要通過提高過濾等級來提高空氣質(zhì)量， 新建項目比較容易實現(xiàn)，既有項目可能受到一定的局限性，要評估空調(diào)系統(tǒng)、風量、風壓要求及現(xiàn)場條件，不是所有項目都適合改造。 為了能夠讓大家盡快明白，舉一個文章中的例子，假設在3400m3/h風量下運行，風機效率以70％計，如果過濾器的壓差值平均升高100Pa，則風機為克服該過濾器阻力而運行1年（以8400小時計）的耗電量約為1133kwh。如果過濾器的壓差值降低10Pa，則每年可省電113kwh, 對于這個增量的運行成本，大部分應該還是可以接受的。 中高效過濾器的初阻力如下： 一般終阻力是初阻力的1倍。如果只是更換高一個等級的中高效過濾器，初阻力增加并不多。如果在現(xiàn)有的過濾器之后再加一道中高效或亞高效過濾器，那么初阻力就會很明顯，所以一般建議提高過濾等級即可。 下面的文章講的是節(jié)省空調(diào)過濾器的運行費用，反過來就是增加多少運行成本。為了節(jié)省時間，對于一般的非專業(yè)讀者，看到這里就可以了。對于空調(diào)相關專業(yè)的讀者，可以接著往下看，相信看了會有更多啟發(fā)。 1、空氣處理單元的能耗現(xiàn)狀 暖通空調(diào)（HVAC）系統(tǒng)是工商業(yè)領域被廣泛使用的重要設備，其采用的能源主要是電能。有關統(tǒng)計資料顯示：在一般的辦公樓宇中HVAC設備的耗電量約占總耗電量的40%，潔凈廠房中HVAC設備的耗電量則占到總耗電量的80% 。 圖1是歐洲通風協(xié)會EUROVENT對作為HVAC系統(tǒng)中主要組件的空氣處理單元（Air Handling Unit）進行的生命周期成本（Life Cycle Cost）分析的結果。結果顯示：能源成本在整個AHU的生命周期成本中占到80％左右，其中約50％是被風機消耗的。 圖1 空氣處理單元生命周期成本 風機是作為克服空氣處理單元中主要部件（如加濕器、冷凝管、加熱盤管和空氣過濾器等）的阻力而提供動能的，也就是說，風機提供的能量絕大部分是被各部件的阻力總和所消耗掉的。而空氣過濾器的阻力（壓差值）約占到了風機全壓頭的50％。所以，在HVAC系統(tǒng)中，空氣過濾器的能耗不容忽視。 2、空氣過濾器與汽車涂裝制造成本的分析 涂裝車間是汽車主機廠四大車間中公認的耗能大戶―國內(nèi)奇瑞公司涂裝車間的耗能比例占到全廠的60％左右；即使號稱世界首個“綠色涂裝車間”的美國BMW Manufacturing Co. 的涂裝車間能耗也占到全廠的50％。涂裝車間的噴漆室、烘干室是耗能的主要設備，在電力方面分別占到42％和6.8%，在熱能方面占到49.7%和27.3%，兩者的CO2排放量占CO2總排放量的64.8% 。 隨著轎車市場競爭的日益加劇，提高質(zhì)量、降低成本是適應市場競爭的重要手段。涂裝成本占整車制造成本中可控制成本的比例較大，降低涂裝制造成本已成為各大廠商成本控制的重點。由于動能成本一般占到整個涂裝制造成本（不含設備和廠房折舊）的25%左右，所以降低涂裝中的動能成本是一條行之有效的途徑。全球各大汽車制造廠商已從各個方面、各個環(huán)（細）節(jié)采取成本控制措施，如奇瑞公司就是從涂裝工藝、涂裝材料、涂裝設備等進行的。 歐洲通風協(xié)會也對空氣過濾器的生命周期成本進行了分析，這里的LCC定義如下： LCC = Investment + LCC(Energy) + LCC(Maintenance) + LCC(Disposal) 其中: Investment:指初次安裝通風系統(tǒng)時涉及的空氣過濾器資金（包含過濾器費用、安裝框架、勞動力費用等） LCC(Energy):過濾器能耗現(xiàn)值（present cost） LCC(Maintenance):過濾器維護、更換費用值 LCC(Disposal):過濾器處理費用現(xiàn)值 空氣過濾器的整個LCC分析表明：空氣過濾器的投資費用僅占4.5%，維護/更換費用占14％、處理費用僅占0.5％，而能耗占到了81%。 空調(diào)箱中過濾器的阻力（壓差值）變化趨勢一般是：使用新過濾器后壓差值剛開始時是緩慢上升的，隨著運行時間的增長，過濾器捕集了大量的灰塵，其壓差值快速上升直到達到其終壓差值。而風機（一般為調(diào)速風機）為了克服空氣過濾器的不斷增加的阻力，其功率也將持續(xù)增大，相應的能耗也將增大。而其耗電量可以表征為風量、平均壓差值、風機效率和運行時間的函數(shù)： 按照一個過濾器在0.944 m3/s（3400m3/h）的風量下運行，風機效率以70％計，如果過濾器的壓差值平均升高100Pa，則風機為克服該過濾器阻力而運行1年（以8400小時計）的耗電量約為1133kwh。如果過濾器的壓差值降低10Pa，則每年可省電113kwh！ 以近年來在國內(nèi)東北地區(qū)新建的兩個由歐系設計公司建造的涂裝車間為例，為整條噴涂線（包括1條中涂線、1條色漆線、1條清漆線和點補線）噴漆室供風的總風量都高于2,000,000 m3/h，所需的兩級袋式過濾器數(shù)量共計約1200個。這樣過濾器壓差值每降低10Pa，每年可省電約13.6萬kwh，每年節(jié)省的電費合人民幣約8萬元！ 可見，控制空氣過濾器的能耗可以為汽車制造廠商節(jié)約制造成本提供了一個新的思路和突破口！ 3、空氣過濾器能效分級簡介 3.1 空氣過濾器的能效指標 一般地，人們在選擇過濾器時主要關注的是其過濾級別，而忽視了其能耗！但即使相同過濾級別的過濾器，它們的特征參數(shù)也是有區(qū)別的。目前通行的一般通風用空氣過濾器過濾性能測定的歐洲EN779標準和美國ASHREA52.2標準中關于過濾器的分級都只規(guī)定了一個范圍，如EN779標準的F6過濾級別就是指在3400m3/h風量、450Pa終阻力的測試條件下，過濾器對0.4μm氣溶膠顆粒的捕集效率在60%－80％（計數(shù)效率）范圍，如此大的效率范圍為各過濾器制造廠商推廣產(chǎn)品提供了很大的發(fā)揮空間；而不同廠商的同級別過濾器的初始壓差值就相差更大了――但這個指標恰恰是關系到過濾器能耗的！ 如何能使客戶通過簡便的方法選擇到既有“極可能高的過濾效率”、又有“盡可能低的壓差值”的空氣過濾器，便成為具有實際意義的事情。 3.2 空氣過濾器能效分級系統(tǒng)簡介 空氣過濾器能效分級系統(tǒng)是基于過濾器過濾效率和平均壓差值基礎上的，其中的過濾效率可采用現(xiàn)有的EN779標準中的分級，而平均壓差值是如式[2]所示隨運行時間變化的，不易確定。這時就需要建立一種模擬測試方法，這種方法要能體現(xiàn)出空氣過濾器在實際使用過程中隨著不斷捕集環(huán)境空氣中的大氣塵使得其壓差值上升的趨勢。 通過比較在德國不同地區(qū)（包括西北部的魯爾工業(yè)區(qū)、西南部的BASF附近的工農(nóng)業(yè)集中區(qū)等）長達近2年的不同級別空氣過濾器使用狀況及在試驗室EN779試驗臺的大量測試結果，得到了一個結論：實際中捕集了800g大氣塵的空氣過濾器壓差值變化趨勢與在EN779試驗臺測試中3400m3/h風量下采用AC細灰（ISO A2灰）測試塵（而不是標準測試程序中要求的ASHREA測試塵）測試容塵量達到800g時的空氣過濾器的壓差值變化趨勢相吻合。而德國聯(lián)邦環(huán)保部公布的德國大氣環(huán)境中細灰塵的平均濃度為40μg/m3，據(jù)此，一個空氣過濾器在3400m3/h風量下正常運行1年（以250天計，約6000小時）所容納的灰塵量也恰好約800g。 由此，使用AC細灰（ISO A2灰）、容塵量800g便可用于過濾器能效分級系統(tǒng)所要建立的模擬測試方法中。而式[2]的平均壓差值就可表達如下： [4]式表明：關鍵能效數(shù)kep值越大，說明過濾器是在額定風量下節(jié)能的運行，這反映在當過濾器效率給定時，其壓差值很低。所以，可用kep值來對過濾器的能效分級。這里，定義了五個等級（如表1）：1級表示過濾器在運行期間能耗最低；5級表示能耗最高。 圖2所示的能效分級圖則更清楚地表達關鍵能效數(shù)、平均壓差值、能耗量和過濾器效率（級別）的關系。圖中的年能耗量是根據(jù)式[1]計算的。 圖2 能效分級圖 由圖中可以看出，低級別的過濾器對于一個較小的平均壓差值變動（如20Pa）所產(chǎn)生的影響效應將遠遠大于高級別過濾器的。如當一個F5級別（效率50%）過濾器平均壓差值從50Pa上升到70Pa時，其能效級將從1級變?yōu)?級，其年能耗量將增加約40％；而對于過濾級別越高的過濾器，這種影響則很小，也就是說，對于高過濾級別的過濾器，能效分級對其允許的平均壓差值可變范圍較廣。 另外，這張能效分級圖也把過濾器的實際過濾效率完全考慮進來。即使相同級別的過濾器（如對0.4μm氣溶膠顆粒的計數(shù)效率在60%－80％范圍內(nèi)的F7過濾器），由于各個過濾器的實際平均效率值不同，它們的能效分級也不同；同時，平均壓差值變動所產(chǎn)生的影響效應有很大的差別。
4、空氣過濾器能效分級系統(tǒng)的應用 4.1 過濾器的能效分級 不同級別的vildeon?緊湊型袋式過濾器和MX系列盒式過濾器按照上述能效分級系統(tǒng)進行的能效級別劃分如表2所示。
劃分結果表明：過濾級別從G3到F9的所有空氣過濾器的能效級別為1－2級，都屬于能效比較高的過濾器。這與這些過濾器的濾料選用、結構設計特點及過濾器制造工藝是緊密相關的。
4.2 案例研究 英國一家果品冷庫兩個相同的帶回風系統(tǒng)的空氣處理單元（風量都是93600m3/h）進行了對比試驗：其中一個采用其它廠商的G4板式過濾器+F5袋式過濾器；另一個只采用一級F5過濾器（型號F50）。同時在現(xiàn)場的電源控制柜中裝配能源監(jiān)視裝置（見圖3）采集風機（將可調(diào)頻的變速風機調(diào)至最大風量）的用電量。整個對比試驗期間的壓差值記錄如圖4所示。試驗結果顯示：在測試的一個月中，F(xiàn)50過濾器壓差值很小且變化幅度不大，而另一個AHU中的G4+F5過濾器的壓差值變化很大；由此使用F50過濾器的AHU風機的耗電量比另一AHU的風機節(jié)省了14.5%。
圖3 電控柜及能源監(jiān)視裝置
圖4 對比試驗壓差值記錄
5、小結 能源成本在整個暖通系統(tǒng)的空氣處理單元生命周期成本中占到80％左右，其中約50％是被風機消耗的，而空氣過濾器的能耗值又約占了風機能耗的50％。涂裝車間作為汽車廠使用大量空氣處理單元和空氣過濾器的能耗大戶，為大大減少涂裝制造成本而選擇既能保證工作場所的空氣潔凈度、又能節(jié)能的合適過濾器產(chǎn)品就成為一個新的突破口，及時調(diào)試、清潔、維護過濾器也是一個有效的節(jié)能運營節(jié)能措施。 作者/張曉俊，華立 技術支持/曹飛，許俊逸
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