空氣清淨原理

濾網知識通

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過濾微粒的空氣過濾器是怎麼分級的呢?
★ 依過濾效率,大致區分:初效過濾網、中效過濾網、高效過濾網、超高效過濾網。
★ 另有過濾氣味的活性碳化學濾網。
★ 潔淨室、無塵室專用濾網。

❶ 初效濾網 3微米~10微米
過濾效率 30~35%/40-45%/60-65%
❷ 中效濾網 1微米~3微米
過濾效率 60-65%/80-85%/90-95%
❸ 高效濾網 0.3微米~1微米
過濾效率 95%/99.95%~99.995%@MPPS
❹ 超高效濾網 0.12微米~0.3微米
過濾效率 99.9995%@MPPS/99.999%
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空氣濾網的定義
空氣過濾器是空調淨化系統的核心設備,過濾網對空氣形成阻力,隨著過濾網積塵的增加,過濾網阻力將隨著增大。當過濾網積塵太多,阻力過高,將使過濾網通過風量降低,或者過濾網局部被穿透,所以,當過濾網阻力增大到某一規定值時,過濾網將報廢。
因此,使用過濾網,要掌握合適的使用周期。在過濾網沒有損壞的情況下,一般以阻力判定使用壽命。
過濾網的使用壽命除了取決於其本身的優劣,如:過濾材料、過濾面積、結構設計、初始阻力等,還與空氣中的含塵濃度,實際使用風量,終阻力的設定等因素有關。
 
掌握合適的使用周期,必須了解其阻力的變化情況,首先必須了解如下定義:
1. 額定初阻力:在額定風量下,過濾器樣本、過濾器特性曲線或過濾器檢測報告所提供的初阻力。
2. 設計初阻力:系統設計風量下,過濾器阻力(應由空調系統設計師提供)。
3. 運行初阻力:系統運行之初,過濾器的阻力,如果沒有測量壓力的儀表,就只能取設計風量下的阻力作為運行初阻力(實際運行的風量不可能完全等於設計風量)
 
濾網產品分級說明
空氣濾網的過濾種類分成:懸浮粒子、氣膠分子及空氣異味等。
台灣在濾網分級上,主要受美國與歐盟影響占最大部分,現在就讓我們來認識空氣濾網的分級吧!
 

初、中效率濾網 

[美國效率規範ASHRAE 52.2,將測試粒徑控制在一定範圍內,並分成三個區間:E1 (0.3-1.0 μm)、E2 (1.0-3.0 μm)、E3 (3.0-10.0 μm)。

美國冷凍空調學會(American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, ASHRAE)發佈的ASHRAE 52標準規範了初、中效率空氣濾網的測試方式。並依其效率由低至高分作1~16個等級,又稱MERV等級。
ASHRAE已發行52.2版,目前大多以此濾網分級標準來述說濾網等級。
 
在ASHRAE 52.2中,主要採用比重法(又稱AFI法,此法由美國濾網協會American Filter Institute提出,故以其名稱為命名。)與比色法/塵點法(又稱NBS法,此法由美國國家標準局National Bureau of Standard提出,故以其名稱為命名。NBS即為今天的美國國家標準與科技協會National Institute of Standards and Technology, NIST)。
 
重量法:(多用於測試初級濾網之效率)
用以測試以過濾≧5μm粗粉塵為主的初級濾網之效率的方法,常用AFI法 (1960年)及ASHRAE法(52.1—92標準 )。 一般稱之為ASHRAE Arrestance 或 AFI。兩者均代表重量法。
Wf:濾網上游之粉塵供給量(g)
Wp:被附著在濾網上的粉塵重量(g)
重量補集法效率(%)=( 1- Wp/Wf)×100%
 
比色法:(多用於表示中級濾網與袋式濾網過濾效率)
用以測試以過濾≧1μm粒子為主的中級濾網之效率的方法,在濾網上、下游均各設有一相同的過濾試紙, 在取樣測試後,以其透明度之變化來計算濾網的效率。常用NBS法及ASHRAE法( 52.1 —92標準 )。 1968年,經過修正整合後,一般稱之為ASHRAE Efficiency 或 NBS ,兩者均代表比色法。
 
Q1:通過上游試紙的取樣風量
Q2:通過下游試紙的取樣風量
O1:附著了粉塵的上游試紙之不透明度
O2:附著了粉塵的下游試紙之不透明度
比色法效率(%)=( 1- Q1/Q2×Q2/Q1)×100%
 
[歐盟效率規範EN 779 & EN 1822
歐盟在濾網分級上主要是依據EN 779標準。該標準大致將濾網目標的過濾物質分成「粗、中、細」等三個類別,同時劃分為9個等級。對於過濾尺寸較大的濾網,使用人造纖維進行測試。過濾中跟細大小灰塵的濾網則使用0.4 μm大小微粒作為測試時所施放的粒子。
 
※ 歐盟早期的EU分級因為已經被取代,不再說明。
 
高效率濾網
在高效率濾網方面,美國依據IEST(美國環境科學與科技協會 Institute of Environment Science and Technology)所發佈的IEST RP-CC001規範。
該規範對於高效率濾網(High Efficiency Particulate Air Filter, HEPA)採用0.3 μm粒子進行測試。
 
PAO法:(用來測試高效率網HEPA)
主要是在HEPA上游施放PAO礦物油,利用光度計偵測濃度後,在HEPA下游使用粒子計數器來量測通過HEPA的PAO濃度而在下游則是將測試儀器放置於HEPA吹出面約25mm的地方,以50mm/sec的掃描速度量測,量測範圍包括HEPA的濾材、濾材與外框接合處、HEPA與室內的接合處等地方,而量測的方法並沒有相關規定,僅需將整各HEPA的範圍量測即可,其中若有超出0.03的粒子被偵測時,需將測試儀器停放於該處10sec在退回100mm反覆連續偵測,若其結果數值未被偵測出高於0.03,則可繼續執行偵測。
 
PAO效率(%) = ( 1-HEPA下游之粒子濃度 / HEPA上游之粒子濃度 ) × 100%
 
※ 在濾網的使用上,並不是等級越高越好,因為使用越高等級的濾網,付出的代價也越大(無謂的能源損耗、廢棄物產生、噪音...等),破壞環境所生產的高品質產品,因此,依據實際的需求,選擇合適的濾網才是正確永續經營的作法。
 

為什麼要用空氣過濾網?

通風空調系統需要空氣過濾器的保護
空調維護人員通常會發現空調系統在使用較長時間後會發現如下問題:
1. 風機、熱交換器、風閥、管道等部件嚴重積灰,且還有異味
2. 系統運行數年後,風量和冷/熱處理量偏低,難以達到原設計要求
3. 舒適性空調送風口的周圍出現黑漬
4. 室內人員抱怨空氣污濁,身體不適
5. 潔淨室系統的高效空氣過濾網阻力增長過快,甚至1-2年就需更換
6. 對於空調機中目前長配的金屬/尼龍網和化纖無紡布,即使不清洗,阻力也不會持續上升
造成這些問題的主要原因是灰塵,所謂耐洗的過濾網對灰塵的阻擋是有限的。除了把空調系統停下來進行清洗,或更換昂貴的系統部件,更有效的措施是增設效率足夠高的空氣過濾網。
(國內能提供空調系統清洗服務的公司很少)
經過已開發國家的調查和研究證明,玻璃纖維袋式過濾器是用戶最經濟有效的選擇。
 
各種潔淨等級的潔淨室更離不開高效甚至是超高效空氣過濾網
潔淨室內與室外的塵埃粒子濃度相差成千上萬倍(單單是計數),要達到一定級別的潔淨度,必須要設定高效空氣過濾網,對進入室內的空氣進行過濾網。
過濾網的選用
根據場所的使用要求合理確定各級過濾網的效率
通常情況下,終級過濾網決定了空氣的潔淨程度,初期過濾網起保護終終過濾網的作用,即延高效過濾網的使用壽命,減少維護費用,保護空調系統正常工作。
具體過程:
1. 根據潔淨度的要求確定高效過濾網
2. 選擇使用高效過濾網,合並使用中效濾網及初效濾網,通常起保護作用的過濾網稱為預過濾網(第一道)
3. 選擇預過濾網要和使用環境,備件費用,運行能耗(目前國內用用戶關心能耗的不多),維護與供貨等因素綜合考慮後決定
4. 特別關注的問題:潔淨室末端的高效空氣過濾器需要有效率不低於F8的濾網作保護(主要應是針對新風的處理),空調系統也需要空氣過濾網的保護
5. 確定過濾網的要點:高效過濾器的性能要可靠,初、中效的濾網效率規格要合理,且要維護方便
 

空氣過濾原理

1.攔截

空氣中的塵埃粒子,隨氣流作慣性運動或無規則布朗運動或受某種場力的作用而移動,當微粒運動撞到其它物體,物體間存在的范德華力(是分子與分子、分子團與分子團之間的力)使微粒粘到纖維表面。進入過濾介質的塵埃有較多撞擊介質的機會,撞上介質就會被粘住。較小的粉塵相互碰撞會相互粘結形成較大顆粒而沉降,空氣中粉塵的顆粒濃度相對穩定。室內及牆壁的退色就因為這原因。

2. 慣性和擴

顆粒粉塵在氣流中作慣性運動,當遇到排列雜亂的纖維時,氣流改變方向,粒因慣性偏離方向,撞到纖維上而被粘結。粒子越大越容易撞擊,效果越好。
小顆粒粉塵作無規則的布朗運動。顆粒越小,無規則運動越劇烈,撞擊障礙物的機會越多,過濾效果也會越好。空氣中小於0.1微米的顆粒主要作布朗運動,粒子小,過濾效果好。大於0.3微米的粒子主要作慣性運動,粒子越大效率越高。擴散和慣性都不明顯得粒子最難過濾掉。測量高效過濾器性能時,人們經常規定測量最難測量的粉塵效率值。
靜電作用由於某種原因,纖維和微粒可能帶上電荷,產生靜電效應。帶靜電的過濾材料過濾效果可以明顯改善。原因:靜電使粉塵改變運動軌跡並撞上障礙物,靜電使粉塵在介質上粘的更牢。能長期帶靜電的材料也稱作"駐極體"材料。材料帶靜電後阻力不變,過濾效果會明顯改善。靜電在過濾效果中不起決定作用,只起輔助作用。 化學過濾化學過濾器主要有選擇性的吸附有害氣體分子。活性碳材料中有大量看不見的微孔,有較大的吸附面積。米粒大小的活性碳中,微孔內面積有十幾平方米大。游離分子接觸活性碳後,在微孔中凝聚成液體因毛細管原理呆在微孔中,有的與材料和而為一體。沒有明顯化學反應的吸附稱為物理吸附。有的對活性碳進行處理,被吸附的顆粒與材料進行反應,生成固體物質或無害氣體,稱為懷學吸附。活性碳在使用過程中材料的吸附能力不斷減弱,當減弱到某一程度,過濾器將報廢。如果僅為物理吸附,用加熱或水蒸汽熏可使有害氣體脫離活性碳,使活性碳再生。
 
過濾網選用幾點建議

1.選擇效率足夠高的過濾網(預過濾)

2.選擇過濾面積大的過濾網

3.高效空氣過濾網必須逐台檢測

4.同等風量下,選擇初阻力小的過濾網

5.選用通用尺寸的過濾網

過濾網的參數
面速和濾速
面速和濾速可以反映過濾網的通過風量的能力。
面速指過濾網斷面上的通過氣流速度,一般以m/s表示,V=Q/F*3600,面風速是反映過濾網結構特性的重要參數。
濾速是指濾料面積上的通過氣流的速度,一般以L/cm2.min或cm/s表示.濾速反映濾料的通過能力,反映濾料的過濾性能。濾速低,一般來說可以獲得較高得效率。允許通過的濾速低,濾料的阻力較大。
過濾效率
空氣過濾網的"過濾效率"是被捕集粉塵量與原空氣含塵量的比值:
過濾效率= 過濾網捕集粉塵量/上游空氣含塵量= 1 -下游空氣含塵量/上游空氣含塵量
效率的意義看似簡單,可它的含義和數值卻因試驗方法的不同而大不一樣。
在決定過濾效率的因素中,粉塵"量"的含義多種多樣,由此計算和測量出來的過濾器效率數值也就五花八門。
實用中,有粉塵的總重量、粉塵的顆粒數量;有時是針對某一典型粒徑粉塵的量,有時是所有粉塵的量;還有用特定方法間接地反映濃度的通光量(比色法)、螢光量(螢光法);有某種狀態的瞬時量,也有發塵全過程變化效率值的加權平均量。
對同一隻過濾網採用不同的方法進行測試,測得的效率值就會不一樣。各國家、各廠商使用的測試方法不統一,對過濾器效率的解釋和表達大相逕庭。離開測試方法,過濾效率就無從談起。
穿透率
穿透率來表示經過過濾網後仍然可以透過多少塵粒的程度。K=(1-η)×100%
阻力
過濾網對氣流形成阻力。過濾網的阻力主要由兩部分組成,濾料及濾網結構的阻力。
根據經驗,在濾料性能確定的情況下,過濾網的阻力與過濾網的結構關係很大,由此造成的影響可能在50Pa左右。
濾網積灰,阻力增加,當阻力增大到某一規定值時,濾網就需報廢。
新過濾網的阻力稱「初期壓損」;對應過濾器報廢的阻力值稱「終期壓損」。
設計時,常需要一個有代表性的阻力值,以核算系統的設計風量,這一阻力值稱"設計阻力,慣用的方法是取初阻力與終阻力的平均值。
容塵量
簡單說:過濾網容納灰塵的能力。過濾器容塵量和過濾器的使用期限有直接關係。通常指運行中的過濾網的終阻力達到其初阻力的一倍的數值時,或者效率下降到初始效率的85%以下時,過濾網上的集塵量作為過濾器的標準容塵量,簡稱容塵量。如果過濾網以超過額定風量的風量工作,其阻力將隨著集塵的增加而更快的增加。
過濾網在達到容塵量的集塵過程中,效率低的過濾網容易顯示出效率先增加後下降的特點,效率低的過濾網的集塵大而多,濾料稀疏,塵粒由於阻力的增加容易穿透濾料和剝落,造成二次污染。在使用過程中的高效過濾網,隨著積塵的增加,效率一般都會上升。
當風量為1000m3/h時,一般摺疊形無紡布過濾網的容塵量在100g上下,玻璃纖維過濾網在250-300g,高效過濾網在400-500g左右。同類過濾網若尺寸不同,容塵量也就不同。
 
  • 各項室內空氣污染物之室內空氣品質標準規定如下
項目 【標準值】體積濃度:1/1,000,000
二氧化碳(CO2) 8hr/1000 ppm     
一氧化碳(CO) 8hr/9 ppm
甲醛(HCHO) 1hr/0.08 ppm
總揮發性有機化合物
( TVOC ,包含:十二種揮發性有機物之總和)
1hr/0.56 ppm
臭氧(O3) 8hr/0.06 ppm
項目 【標準值】體積濃度:1/1,000,000 
細菌(Bacteria) 最高1500 
真菌( Fungi) 最高1000 (但真菌濃度室內外比值
小於等於1.3者,不在此限)
項目  【標準值】體積濃度:1/1,000,000
粒徑 ≤10微米(㎛) 之懸浮微粒( PM10)
24hr/75㎍/m3
粒徑 ≤2.5微米(㎛)之懸浮微粒(PM2.5 )
24hr/35㎍/m3
資料來源:全國法規資料庫