凈化空調(diào)空氣過濾器知識詳細介紹
凈化空調(diào)
空氣過濾器知識詳細介紹
一、空氣過濾原理
粉塵與過濾介質(zhì)的粘接力空氣中的塵埃粒子,或隨氣流做慣性運動,或做無規(guī)則運動,或受某種場力的作用而移動,當運動中的粒子撞到障礙物,粒子與障礙物之間的范德瓦爾斯力使他們粘在一起。
過濾介質(zhì)材料應能既有效地攔截塵埃粒子,又不對氣流形成過大的阻力。雜亂交織的纖維形成對粒子的無數(shù)道屏障,纖維間寬闊的空間允許氣流順利通過。
目前廣泛使用的材料有玻璃纖維、聚丙烯纖維、聚酯纖維、植物纖維等。
與粉塵撞擊過濾介質(zhì)的運動規(guī)律來解釋,常見的過濾機理分為慣性原理、擴散原理、靜電力。
大顆粒粉塵在氣流中作慣性運動。氣流遇障繞行,粉塵因慣性偏離氣流方向并撞到障礙物上。粒子越大,慣性力越強,撞擊障礙物的可能性越大,因此過濾效果越好。小顆粒粉塵作無規(guī)則的布朗運動.粉塵越小,無規(guī)則運動越劇烈,撞擊障礙物的機會越多,因此過濾效果越好。
空氣中小顆粒粉塵主要作布朗運動,粒子越小,過濾器的效率越高;大顆粒粉塵主要作慣性運動,粒子越大,過濾器的效率越高。擴散和慣性效果都不明顯的那部分粉塵難過濾,對過濾器性能而言,過濾效率低點的效率值具代表性。
若過濾材料帶靜電或粉塵帶靜電,過濾效果可以明顯改善。其原因主要有兩條:靜電使粉塵改變運動軌跡并撞向障礙物;靜電力使粉塵在介質(zhì)上粘得更牢固。
過濾器阻力被捕捉的粉塵對氣流產(chǎn)生附加阻力,使用中過濾器的阻力會逐漸增加。被捕捉到的粉塵與過濾介質(zhì)合為一體而形成附加的障礙物,所以使用中過濾器的過濾效率也會有所提高。被捕捉的粉塵大都聚集在過濾材料的迎風面上。濾料面積越大,能容納的粉塵越多,過濾器的使用壽命就越長。
濾材上積塵越多,阻力越大。當阻力大到不合理的程度時,過濾器報廢。有時,過大的阻力會使過濾器上已捕捉到的灰塵飛散,出現(xiàn)這種危險時,過濾器也該報廢。
過濾器阻力隨氣流量的增加而提高,通過增大過濾材料面積,可以降低穿過濾料的相對風速,以減小過濾器阻力。
新過濾器的阻力為初阻力,對應的報廢為終阻力。終阻力=2~4初阻力。
二、過濾效率與試驗方法
過濾器效率的實際含義和具體數(shù)值因試驗方法的不同而大不一樣。在工程上,為了省事并為了減少誤解,出現(xiàn)了幾種用代號表示效率規(guī)格的方法。
2.1一般通風過濾器試驗方法
◇計重法Arrestance
試驗塵源為大粒徑、高濃度標準粉塵。粉塵的主要成分是經(jīng)篩選的、規(guī)定地區(qū)的浮塵,再摻入規(guī)定量的細碳黑和短纖維。大多數(shù)國家規(guī)定使用美國亞利桑那荒漠地帶的“道路塵”(ArizonaRoadDust),中國標準曾規(guī)定使用黃土高原某村落的塵土,日本標準規(guī)定使用源于日本的“關(guān)東亞黏土”。測量的“量”為粉塵重量。
過濾器裝在標準試驗風洞內(nèi),上風端連續(xù)發(fā)塵。每隔一段時間,測量穿過過濾器的粉塵重量或過濾器上的集塵量,由此得到過濾器在該階段按粉塵重量計算的過濾效率。終的計重效率是各試驗階段效率依發(fā)塵量的加權(quán)平均值。
計重法試驗的終止試驗的條件為:約定的終阻力值,或效率明顯下降時。這里的所謂“約定”是指客戶與試驗者間的約定,或試驗者自己的規(guī)定。顯然,約定終止試驗的條件不同,計重效率值就不同。
終止試驗時,過濾器容納試驗粉塵的重量稱為“容塵量”。
計重法用于測量低效率過濾器,那些過濾器一般用于中央空調(diào)系統(tǒng)中的預過濾。
計重法試驗是破壞性試驗,不能用于制造廠的日常產(chǎn)品性能檢驗。
◇比色法Dust-spot
試驗臺和試驗粉塵與計重法所用相同。粉塵“量”為采樣點高效濾紙的通光量。
在過濾器前后采樣,采樣頭上有高效濾紙,顯然,過濾器前后采樣點高效濾紙的污染程度會不同。試驗中,每經(jīng)過一段發(fā)塵試驗,測量不發(fā)塵狀態(tài)下過濾器前后采樣點高效濾紙的通光量,通過比較濾紙通光量的差別,用規(guī)定計算方法得出所謂“過濾效率”。終的比色效率是試驗全過程各階段效率值依發(fā)塵量的加權(quán)平均值。
終止試驗的條件與計重法條件相似:約定的終阻力值,或效率明顯下降時。
比色法用于測量效率較高的一般通風用過濾器,空調(diào)系統(tǒng)中的大部分過濾器屬于這種過濾器。比色法曾是國外通行的試驗方法,這種方法逐漸被計數(shù)法所取代。嚴格的比色法是破壞性試驗。
◇大氣塵計數(shù)法
塵源為自然大氣中的“大氣塵”。粉塵的“量”為大于等于某粒徑的全部顆粒物個數(shù)。測量粉塵的儀器為普通光學或激光塵埃粒子計數(shù)器。效率值為新過濾器的初始效率。
大氣塵計數(shù)法用于測量一般通風用過濾器。其效率值只代表新過濾器的性能。
中國的效率分級是建立在大氣塵計數(shù)法基礎(chǔ)上的。
◇計數(shù)法ParticleEfficiency
試驗臺與計重法和比色法所用類似,發(fā)塵所用的高濃度試驗粉塵也與計重法和比色法所用類似。粉塵的“量”是微小粒徑段顆粒物的個數(shù)。測量粉塵的儀器為激光粒子計數(shù)器。
試驗過程中,在每次發(fā)塵試驗的之前和之后,進行計數(shù)測量,并計算過濾器對各種粒徑顆粒物的過濾效率。當達到終止試驗的條件時停止試驗。過濾器的典型效率值是在規(guī)定粒徑范圍內(nèi),各階段瞬時效率依發(fā)塵量的加權(quán)平均值。
歐洲標準規(guī)定,計數(shù)測量時使用的特定的多分散相液滴,如用Laskin噴管吹出的DEHS噴霧,或使用與標定計數(shù)器所用標準顆粒物相同的Latex乳膠球。美國規(guī)定計數(shù)測量使用漂白粉。
計數(shù)效率不再是個單一的數(shù)值,而是一條沿不同粒徑的過濾效率曲線。歐洲的試驗表明,當試驗的終阻力為450Pa時,0.4?放m處的計數(shù)效率值與傳統(tǒng)比色法效率值接近。美國標準規(guī)定針對不同檔次的過濾器測量不同粒徑范圍的效率值,其試驗終阻力仍是“2倍初阻力或更高”。
完整的計數(shù)效率測試是破壞性試驗,不能用于產(chǎn)品的日常檢驗。
計數(shù)法效率正在取代比色法效率。
2.2過濾器按效率分級
用不同方法測出的過濾效率值可能相差很大,例如,一只計策法95%的過濾器,若用比色法測量出的效率可能只有30%,用DOP法測試可能根本就測不出任何效率。為了方便,人們經(jīng)常使用代號來表示過濾器的效率。
目前在國內(nèi),“初、中、高”的說法仍普及,占第二位的是歐洲的G~F~H~U分
類,再往后是歐洲早期的EU分類,美國分類方法尚不流行。目前不存在被世界各國以及各行各業(yè)都接受的效率標識方案,今后若干年內(nèi)也難出現(xiàn)。
2.3健全測試手段是過濾器行業(yè)當務之急
目前國內(nèi)過濾器廠商難以為市場提供高質(zhì)量產(chǎn)品,其主要原因是測試技術(shù)而不是制造技術(shù)。
高效過濾器出廠前必須經(jīng)過逐臺性能試驗,這在國外是不言而喻的事,而國內(nèi)眾多過濾器制造廠中有檢測手段的不足5%,即使有也不是全檢。測試手段不完善,國產(chǎn)過濾器的市場表現(xiàn)就只能限于低檔次、小批量、非正常行為的競爭。
此外,國內(nèi)的高效過濾器試驗方法應盡快與國際接軌。半導體待業(yè)已經(jīng)明確拒絕傳統(tǒng)的鈉鹽法和DOP法,沒有掃描臺的廠商很難將過濾器賣給新建的芯片廠,而今后幾年國內(nèi)新建芯片廠將需要數(shù)億元的高效過濾器,如果不迅速采取行動,這個大生意將沒國內(nèi)過濾器廠家的事。
具有一般通風用過濾器試驗臺的國內(nèi)廠家屈指可數(shù),這使得大多數(shù)國產(chǎn)通風過濾器的性能沒有保證。過濾器主流廠家有實力添置好的試驗臺,但他們沒有意識到性能試驗的重要性。
三、過濾器選用經(jīng)驗
3.1合理確定各級過濾器效率
一般情況下,末一級過濾器決定送風的潔凈程度,上游各級過濾器起保護作用,它保護下風端過濾器以延長其使用壽命,或保護空調(diào)系統(tǒng)以確保其正常工作。
設(shè)計時,應首先根據(jù)送風的潔凈要求確定末級過濾器的效率,然后選擇起保護作用的過濾器(預過濾器),如果這級過濾器亦需保護,再在它的上風端增設(shè)過濾器。應妥善匹配各級過濾器的效率,若相鄰兩級的效率相差太大,則前一級直不到保護后一級的作用。
使用歐洲“G~F~H~U”效率規(guī)格分類時,可每隔2~4檔設(shè)置一級過濾器。例如:G3→F5→F8→H12,其中,末端H12高效過濾器決定送風的潔凈水平,F(xiàn)8保護H12,F(xiàn)5保護F8,G3保護F5。
選擇預過濾器時要將使用環(huán)境、備件費用、運行能耗、維護與供貨等因素綜合考慮后決定。特別地,潔凈室末端高效(HEPA)過濾器前要有效率規(guī)格不低于F8的過濾器來保護;甚高效(ULPA)過濾器前可選用F9~H11的過濾器??照{(diào)系統(tǒng)本身應有效率規(guī)格不低于F5的過濾器來保護。在無風沙、低污染地區(qū),F(xiàn)7過濾器前可不設(shè)預過濾器;在城市的空調(diào)系統(tǒng)中,目前常見的初級過濾器是G3~F6。
確定過濾器效率的要點是:末級過濾器的性能要可靠,預過濾器的效率規(guī)格要合理,初級過濾器和預過濾器的維護要方便。
3.2選擇濾料面積大的過濾器
過濾面積大,能容納的粉塵就多,過濾器的使用壽命就長。過濾面積大,氣流穿過
材料的速度就低,過濾器的阻力就小。增加過濾面積是延長過濾器使用壽命的有效手段。
經(jīng)驗表明,對于同種結(jié)構(gòu)、同樣濾材的器,當終阻力確定時,過濾面積增加50%,沾順的使用壽命會延長70%~80%;面積增加一倍,過濾器的使用壽命約是原來的三倍。
當然,增加過濾面積時,要考慮過濾器的結(jié)構(gòu)和現(xiàn)場條件。例如袋式過濾器,可以通過增加濾袋的數(shù)量和濾袋的長度來增加過濾面積;對于傳統(tǒng)有隔板過濾器,可以同廠家探討減小間距以增加濾紙褶數(shù)的可能性。在新設(shè)計的項目中,應選擇能容納過濾材料多的那種過濾器。過濾面積的大小對過濾器效率沒多大影響。有些精明的承包商在空調(diào)系統(tǒng)的安裝和調(diào)試階段臨時使用過濾面積小、價格便宜的過濾器,待工程交工時再換上過濾面積大的、原設(shè)計中的過濾器。
濾材多的過濾器的價格會高一些,但使用壽命延長肯定能抵消產(chǎn)品價格的變化。使用壽命的延長還意味著維護人工費用的減少和風險的減少。此外,過濾面積增大后初阻力會降低,空調(diào)系統(tǒng)的能耗費用也會少些。
對終用戶來說,選用過濾面積大的過濾器肯定合算。
3.3高效過濾器必須經(jīng)過逐臺檢驗
目測查不出過濾器的漏點。在高潔凈度場合,一只漏氣的高效過濾器足以使整個工程失敗。所以,每只高效過濾器在出廠前,都必須在專門的試驗臺上按標準進行性能檢驗。一旦選用了未經(jīng)逐臺測試的高效過濾器,用戶就要承擔工程失敗的風險。
各制造商可能采用不同的測試方法,用戶可能認可或懷疑特定的方法,用戶的底線是:制造高必須對每只高效過濾器都進行例行測試,相比之下,用什么方法測試是第二位的。
在國外比較講究的制造廠內(nèi),對剛下生產(chǎn)線的高效過濾器進行測試,能揀出3%有漏點的過濾器,其中部分可以修復成合格品,而另一部分則因無法修復而報廢。幾年前,對國內(nèi)制造廠家剛下線的高效過濾器進行測試,不合格率達3%~10%,極端情況下的不合格率可高達30%??杀氖?,國內(nèi)數(shù)百家高效過濾器制造廠,有測試手段者不足10%,其中能堅持逐臺測試的廠家更是屈指可數(shù)。大量未經(jīng)測試的高效過濾器流入市場,而許多用戶并不追究。
堅持逐臺測試必然會提高生產(chǎn)成本(測試費用,廢品),產(chǎn)品價格會略微提高。只要你能證明每臺高效過濾器都經(jīng)過嚴格測試,用戶不會計較由此而產(chǎn)生的那點差價。
3.4各種場所過濾器效率的配置
什么場合配置什么樣、什么效率的過濾器,這是經(jīng)過多年實踐摸索出來的。教訓使
制造者和設(shè)計師不斷地改進過濾器產(chǎn)品和工程設(shè)計,但往往人們只談經(jīng)驗不提教訓。我國的空調(diào)工程師們曾有自己的經(jīng)驗,引進項目和實際教訓又不斷地沖擊著我們過去的經(jīng)驗。
特別地教訓告訴人們,舒適性空調(diào)系統(tǒng)僅使用低效率過濾器時,幾年內(nèi)就會出現(xiàn)風口黑漬、墻壁褪色、空調(diào)系統(tǒng)積灰。處理這些問題的費用是驚人的,有過這類教訓的人會在新設(shè)計中提高過濾器的效率規(guī)格,而另一些人則僅從衛(wèi)生角度去選擇過濾器。為了杜絕風口黑漬,保持室內(nèi)裝修不褪色,保持空調(diào)系統(tǒng)和送風管道的清潔,城市中舒適性空調(diào)系統(tǒng)好選用F7效率規(guī)格(比色法85%,中國規(guī)格“高中效”)的過濾器。如果僅考慮室內(nèi)環(huán)境衛(wèi)生標準(≤0.15mg/m3),采用G3過濾器就足夠了。
附錄中給出部分場合過濾器的配置情況,那些配置是比較流行的或筆者認為較合理的配置,這里沒有多少道理好講,幾十年中的教訓和經(jīng)驗使人們按那些配置選擇過濾器。
3.5以阻力判定過濾器使用壽命
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(guī)定值時,過濾器報廢。對應過濾器報廢的阻力值稱“終阻力”。終阻力的選擇直接關(guān)系過過濾器的使用壽命。系統(tǒng)風量變化范圍、系統(tǒng)能耗。
一般情況下,終阻力的選取是空調(diào)設(shè)計師的事。有經(jīng)驗的工程師可以根據(jù)現(xiàn)場情況改變原設(shè)計的終阻力值。大多數(shù)情況下,使用現(xiàn)場過濾器的終阻力是初阻力的2~4倍。但低效率過濾材料的纖維間空隙較大,過大的阻力會將過濾器上的積灰吹散,因此要嚴格限制G4以下過濾器的終阻力值。
表1中難出一些建議終阻力,它來自經(jīng)驗,沒多少道理好講。
表1終阻力建議值
過濾效率規(guī)格 建議終阻力,Pa
G3(粗效) 100~200
G4 150~250
F5~F6(中效) 250~300
F7~F8(高中效) 300~400
F9~H11(亞高效) 400~450
高效與甚高效 400~600
過濾器達到終阻力,可能意味著要立刻更換過濾器,也可能意味著該做計劃在明天、下星期、或下個月更換過濾器。使用者臬看待終阻力取決于現(xiàn)場具體規(guī)定和操作者的經(jīng)驗。
每個過濾段都應安裝阻力監(jiān)測裝置。終阻力要靠儀表來判定,不能僅憑操作者的感覺。
3.6調(diào)整各級過濾器的使用壽命
用戶經(jīng)常抱怨過濾器使用壽命太短,這主要有三種原因:其一,過濾器中的過濾材
料面積太小或單位面積的容塵能力太?。黄涠?,預過濾器的過濾效率偏低;此外,用戶對過濾器使用壽命的期望值過高。
對于種原因,改用面積大的過濾器明顯延長使用壽命,好是在設(shè)計是就考慮到這一點,項目建成后再去改造就過濾系統(tǒng)以延長其使用壽命就麻煩了。許多工程中,用戶要求盡可能地縮小空調(diào)系統(tǒng)占用空間,或用戶在壓價中沒有注意到供應商使用了過濾面積小的便宜過濾器。工程驗收時過濾器能滿足空氣凈化的要求,但由于過濾器的濾材面積太小,過濾器的使用壽命也就長不了。
對于第二種原因,可以調(diào)整預過濾器的過濾效率,將灰塵擋在預過濾器。例如,末端過濾器是F7,使用G4預過濾器時末端過濾器的使用壽命是3個月,改用預F5過濾器后末端過濾器的使用壽命延長至半年。在潔凈室,末端高效過濾器的價值并不高,但更換過濾器的風險和間接費用會很高,而更換預過濾器則無須停產(chǎn),所以有經(jīng)驗的業(yè)主會把注意力和金錢花在預過濾器上。
對于萬級和10萬級潔凈廠房(非均勻流),預過濾可選用F8過濾器(比色法95%),這樣,末端高效過濾器的使用壽命一般可達5年。在國內(nèi)過去的潔凈室空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計中,過濾器的常見配置為:粗效→中效→高效。那時末端高效過濾器的使用壽命僅為1~3年。
主過濾器的使用壽命取決于預過濾器的優(yōu)劣。
3.7常見過濾效率規(guī)格比較
3.8過濾器規(guī)格尺寸標注方法
◇板式過濾器及高效過濾器的標注
寬×高×厚/效率
例如:595×290×46/G4
寬:過濾器安裝時的水平方向尺寸mm;
高:過濾器安裝時的豎直方向尺寸mm;
厚:過濾器安裝時的沿風向方向的尺寸mm;
◇袋式過濾器的標注
寬×高×袋長/袋數(shù)/效率/過濾器框架厚度
例如:595×595×500/6/F5/25290×595×500/3/F5/20
寬:過濾器安裝時的水平方向尺寸mm;
高:過濾器安裝時的豎直方向尺寸mm;
袋長:過濾器安裝時的沿風向方向的尺寸mm;
袋數(shù):過濾器的袋數(shù);
框架厚度:過濾器安裝時的沿風向方向框架的厚度尺寸mm;
對于一般通風用過濾器,名義尺寸24”(610mm)已經(jīng)成為國內(nèi)過濾產(chǎn)品的主流尺
寸,盡管國內(nèi)沒有任何標準來規(guī)定這一尺寸,表2為袋式過濾器尺寸。
常用袋式過濾器尺寸與過濾風量
名義尺寸實際邊框尺寸額定風量實際過濾風量占產(chǎn)品總數(shù)
mm(英寸)mmm3/h(cfm)m3/h%
610×610(24”×24”)592×5923400(2000)2500~450075%
305×610(12”×24”)287×5921700(1000)1250~250015%
508×610(20”×24”)508×5922830(1670)2000~40005%
其它尺寸5%
對于高效過濾器,國產(chǎn)過濾器經(jīng)典系列尺寸有484mm和630mm兩種,國外過濾器系列尺寸為24”(610mm)。近幾年,國內(nèi)高效過濾器的尺寸向國外尺寸系列靠攏。
3.9過濾器沒有多功能
過濾器能捕捉任何形式的顆粒物,包括液滴。過濾材料柔軟、蓬松,多少有些消聲作用。過濾器對氣流產(chǎn)生阻力,有某些均流作用。過濾器能陰截任何形式的空氣微生物。但是,用戶不應對過濾器的那些附加效果過于認真。
過濾器帶水后,上面的積灰與水混合形成泥漿。若濾材是致密的濾紙或濾布,泥漿會很快將過濾器糊死。若濾材比較蓬松,遇水后,已經(jīng)捕捉到的粉塵會隨水滴進入過濾器下風端,再一風干,粉塵會重新飛揚。盡管有時過濾器帶水尚不至多到滴水的程度,但微量水分足以將濾材迎風面上的積灰輸送到背風面,過濾器風干后,粉塵有重新飛散的風險。
過濾器有點消聲作用,但誰也不會去用考核消聲器的辦法去追究過濾器。若用戶要求消聲,還是老老實實地使用專門的消聲裝置。特別地,對于燃氣輪機和大型離心式空壓機的入口過濾器,更換過濾元件時可能不允許停機,如果沒有專門的消聲裝置,過濾室內(nèi)的工作環(huán)境會非常惡劣,操作工也就不會細心操作。
此外,不能拿過濾器擋風板用。過濾器沒那么結(jié)實,現(xiàn)實中曾有過不少因擋風板故障或設(shè)計失誤,使風機直吹過濾器,造成過濾器非正常損壞的例子。
過濾器只保證像阻截普通顆粒物那樣去阻截空氣微生物。為限制微生物在過濾器上繁衍,過濾器上不應含有營養(yǎng)物,過濾器的使用場所不應過于潮濕。大多數(shù)時間里,過濾器是在積灰狀態(tài)下運行的,它永遠是個藏污納垢的地方。不斷有人推出能殺菌的新濾材,但濾材的殺菌功能再厲害,也難以調(diào)動過濾器上的灰塵去殺菌。如果確實需要消滅混在過濾器積灰中的微生物,就要采取相應的手段,別對過濾器本身寄予過高希望。
過濾器只對付粉塵,它沒有多功能義務,也沒那么大本事。
3.10過濾器難以應付的場合
春天的楊柳絮對過濾器是場災難,飄絮阻塞任何試圖阻截它的空氣過濾器.若你那個地方楊柳成蔭(老的那種),你就應該在空調(diào)設(shè)計時采取相應措施,如改變進風口高度或在進風口加護網(wǎng),若措施不當,你就只剩一招:在飄絮的季節(jié)勤換過濾器.
北方,偶爾有個初春的早晨,細雨在地面結(jié)成薄冰.過濾器視細雨為顆粒物而阻攔,水滴在零度以下的濾材上結(jié)冰,并迅速地將過濾器封堵.由蓬松材料制成的過濾器(大多數(shù)低效率過濾器)能挺一陣子.當濾材為致密的濾紙時,一個小時就足以將過濾器凍死.北方還有一種景色:樹掛,或稱“霧松”.霧是更小、更輕的液態(tài)顆粒物,它在零度以下的物體表面結(jié)成冰晶。過濾器會因冰晶附身而透不過氣來。如果你那里可能出現(xiàn)冰雨或樹掛,好手頭留一套過濾器備件,以備應急使用。
霧是微小水滴,碰到過濾器,與濾料上的積灰混成泥巴。如果濾料很蓬松,泥漿會
隨風進入過濾器下風端,過濾器還能湊合著用。如果濾材致密或吸水變軟件,泥巴會將過濾器糊死。對于帶有脈沖反吹清灰功能的過濾或除塵裝置,濾材上有泥巴,清灰功能失靈。有些過濾器可能不怕連陰雨。但怕持續(xù)的霧。陰雨天粉塵少,而且稍有措施就能將雨水擋在過濾器之外。霧天的粉塵可一點也不會少,更何況,任何措施也擋不住霧。
氫氟酸對玻璃有強腐蝕作用,高效過濾器的濾材是玻璃纖維,可偏偏有些潔凈廠房會出現(xiàn)高效過濾器懼怕的氫氟酸。例如,顯像管的制造過程中要用氫氟酸清洗玻璃外殼,而清洗工序要在裝有高效過濾器的潔凈廠房內(nèi)進行。雖然空氣中的氟化氫會破壞高效過濾器中的玻璃纖維材料。有些“屏清洗”車間采用全新風系統(tǒng),但為了節(jié)能,另一些設(shè)計使用大量循環(huán)風。對于后者,高效過濾器中的玻璃纖維成了氟化氫的“保險絲”。有循環(huán)風的屏清洗車間,無一幸免地遇到過高效過濾器被腐蝕的問題,有時甚至造成惡性事故。當高效過濾器不得不接觸氟化氫時,終阻力就不再是判斷過濾器使用壽命的依據(jù),管理者應強制性地規(guī)定過濾器的更換周期。新的高效濾材PTFE不怕氟化氫,但如果將它用到上述場合,等于將“保險絲”換成了銅線。
3.11清洗與一次性
一般通風與潔凈室用的大多數(shù)過濾器是一次性的,它們或無法清洗,或從經(jīng)濟角度
上考慮不值得清洗。效率高的過濾器,使用場合都很講究,過濾器即使洗不壞,也好別去洗,除非有把握徹底清洗干凈、清洗后性能不改變,而且有試驗手段來證明這一點。
傳統(tǒng)上有的清洗方法是用水沖加手搓,所以可清洗過濾器的濾材要結(jié)實,如制造G2~G4效率過濾器的粗纖維材料,當然,你還要判斷過濾器輔助材料是否抗水。F6以上效率通風過濾器的過濾材料,其纖維一般在∮0.5~∮5um之間,它不結(jié)實,經(jīng)不住揉搓,因此,F(xiàn)6以上的過濾器大都是一次性的。實際上,你一看材料,就能判斷出它是否能清洗。
發(fā)達國家的用戶很少去清洗過濾器,盡管有些原則上是可以清洗的,這是由于清洗過濾器的勞動強度大、勞務費用高,而過濾價格又相對低廉。
為了迎合環(huán)保,日本研制出用超聲波清洗過濾器的流水線,目前清洗后的過濾器售價是新過濾器價格的60%~70%(過濾器完好如新,清洗后經(jīng)過嚴格的性能測試),由于目前的清洗成本并不比制作新過濾器低多少,所以一時難以推廣。國內(nèi)也有人試過用超聲波清洗過濾器,嘗試者遇到的大麻煩是污水處理,而不是當初設(shè)想的其它技術(shù)問題。
3.12防火與可燃
有的用戶要求過濾器防火,有的用戶要求過濾器能燃燒,各有各的道理。
潔凈室高效過濾器有防火要求。國外有的標準規(guī)定,用明火試驗時,過濾器應不燃
燒、不冒煙,或輕微燃燒、僅散發(fā)有限煙霧。為此,國內(nèi)傳統(tǒng)的木質(zhì)外框、含紙隔板高效過濾器,在今天的潔凈工程中遇到越來越多的麻煩。
廢舊過濾器的垃圾處理是個大問題??紤]到環(huán)保與減少垃圾處理費用。越來越多的用戶要求使用可燃燒的過濾器。核電站和國防工業(yè)大都要求過濾器不可燃。但在前些年,法國要在核電站的某些非重要通風系統(tǒng)中使用可燃型過濾器。
除了某些特殊行業(yè)的特殊要求外,國內(nèi)對過濾器防火方面沒有專門的規(guī)定,也沒有專門的試驗方法和試驗機構(gòu)。商業(yè)上,在不燃與可燃兩個極端之間,又有若干阻燃、耐火、耐溫的講究,但那些講究不是出自強制性的標準或規(guī)范,而大都是用戶自己的特殊要求。
四、典型使用場所
4.1芯片廠
當今,半導體芯片廠對生產(chǎn)環(huán)境空氣潔凈程度挑剔,對空氣過濾器的要求也苛
刻。粘在芯片上的粉塵可能造成斷路、短路而直接影響成品率。
芯片廠用的高效過濾器和風機過濾單元(FFU)出廠前要經(jīng)過掃描測試。芯片廠不認鈉焰法和DOP法的帳。芯片廠特別在意過濾器上可能的微量揮發(fā)元素。近幾年出現(xiàn)了聚四氟乙烯PTFE纖維高效過濾材料,這種材料沒有揮發(fā)物,但它帶靜電,過濾后的空氣要進行電中和以消除離子,少了個隱患,多了個麻煩。
但當芯片的線寬小到0.5um時,人們發(fā)現(xiàn)空氣中的化學污染物成了影響成品率的主要危害,于是,后建的芯廠空調(diào)系統(tǒng)中普遍配置了化學過濾器。芯片廠說的化學過濾器就是活性炭過濾器,它的原理和制造工藝并不復雜。許多情況下,設(shè)計師和現(xiàn)場人員也說不清污染物的種類和濃度,因此,芯片廠用的化學過濾器應具有兩個特點:廣譜吸附性能、足夠多的吸附材料。如果能確定污染物種類,就可對吸附材料進行有針對性的化學處理,以增強對特定污染物的吸附能力。過濾器供應商有時還要提供相應的現(xiàn)場檢測服務,以幫助用戶確定化學過濾器的使用情況,這就要求供應商中有搞化學過濾的專家,并與權(quán)威實驗室有密切的關(guān)系。
半導體工業(yè)并非“無煙工業(yè)”,它也有環(huán)境問題。為降低環(huán)境風險,有些芯片廠的排風系統(tǒng)也裝有化學過濾器。
4.2機場空調(diào)系統(tǒng)
飛機場是賓客對城市的印象,機場空調(diào)系統(tǒng)表明主人的實力和空調(diào)設(shè)計師的水
平。在發(fā)達國家大型機場的空調(diào)系統(tǒng)中,空氣過濾器常見配置為:
G4~F6預過濾器→活性炭過濾器→F7末端過濾器
F7過濾器(AshhaeDust-spot85%)是上檔次的公共場所中常見過濾器。經(jīng)過F7過濾器后,空氣含塵濃度可以達到旅游景區(qū)的水平。國家標準中規(guī)定候機廳可吸入顆粒物的濃度上限為0.15mg/m3,這是從衛(wèi)生角度考慮的低要求,機場室外空氣也比這個濃度低.設(shè)計中,機場空調(diào)考慮的是檔次,而不僅僅是衛(wèi)生.
機場有汽油味,消除氣味的活性炭過濾器成了發(fā)達國家機場空調(diào)中的標準配置.這里沒多少技術(shù)可言.活性炭過濾器檢驗機場投資者和運營者的實力.
4.3潔凈室末端過濾器
過濾器是通用產(chǎn)品,不管什么等級的潔凈室,所用的高效過濾器是一樣的.一但過濾器的品質(zhì)一有了保證,通風參數(shù)(換氣次數(shù)或平均風速)就成了決定潔凈工程質(zhì)量的關(guān)鍵因素。表3是潔凈室設(shè)計時應考慮的一些因素。
表3 潔凈度、通風參數(shù)與高效過濾器
ISO14644
分級對應傳統(tǒng)規(guī)格氣流形式平均風速 (m/s)換氣
次數(shù)末端過濾
器效率過濾器出廠
檢驗方法
ISO1級≥99.9999%掃描
ISO2級U0.3~0.5≥99.9999%掃描
ISO3級1U0.3~0.5≥99.999%掃描
ISO4級10U0.3~0.5≥99.999%掃描
ISO5級100U0.2~0.5≥99.97%總效率或掃描
ISO6級1000N,M70~160≥99.97%總效率或掃描
ISO7級10000N,M20~70≥99.97%總效率或掃描
ISO8級100000N,M10~20≥99.97%總效率或掃描
注:U-單向流,N-非單向流,M-單向與非單向混合流
表2中的“平均風速”只針對單向流潔凈室,這種潔凈室的平均風速必須壓過粉塵的擴散速度。表中的“換氣次數(shù)”是針對高3m左右的常規(guī)潔凈而言,這個參數(shù)通常僅對非單向流和混合潔凈室有意義。
目前國外高檔次潔凈室用的高效過濾器全部經(jīng)過掃描檢驗,由于歷史原因,有些要求不高的潔凈室仍使用經(jīng)過傳統(tǒng)的總效率方法測試的過濾器。
由于具體項目的要求不同以及設(shè)計理念的差異,設(shè)計師對換氣次數(shù)的平均風速選取也會不同。近幾年,國內(nèi)設(shè)計潔凈室的換氣次數(shù)有提高的趨勢。
國內(nèi)制藥行業(yè)GMP規(guī)范中有個“30萬級”。30萬級的環(huán)境相當于風平浪靜的近海海面、“環(huán)境質(zhì)量優(yōu)”的景區(qū)。要獲得30萬級,多數(shù)情況下沒必要加裝末端高效過濾器,在空調(diào)系統(tǒng)中選用好一些的過濾器(效率級別F8~H10)就可以了。
“提高過濾器的過濾效率可以降低換氣次數(shù)”,這是個十分可怕的念頭。潔凈室的主要塵源是人和設(shè)備,相比之下,經(jīng)高效過濾器進入室內(nèi)的粉塵量要少得多,如果通風參數(shù)相同,選用99.9999%過濾器與選用99.97%過濾器,潔凈室的潔凈程度不會有多少差別。單向流潔凈室的平均風速至關(guān)重要,如果風速壓不住粉塵擴散速度,使用再好的過濾器也白搭。
非單向流潔凈室也稱“亂流”潔凈室,另有個形象的稱呼叫稀釋型(dilutiontype)潔凈室。這種潔凈室的平均風速遠遠低于粉塵擴散速度,送風僅起稀釋作用,由于這類潔凈室內(nèi)操作人員相對地多、設(shè)備和生產(chǎn)過程發(fā)塵量也較大,所以過濾器效率的高低不再是潔凈度的決定因素,因為差高效過濾器的其效率也會是99.97%,它足以滿足稀釋室內(nèi)粉塵濃度的要求。
國內(nèi)曾有種觀點,10萬級潔凈室可以選用“亞高效”過濾器(對≥0.5um粒子的過濾效率≥95%),其理由是
亞高效過濾器便宜、阻力小。就價格而言,目前市場上同樣尺寸規(guī)格的亞高效過濾器并不比高效過濾器便宜多少。選用亞高效過濾器時,潔凈室的換氣次數(shù)要明顯增大,為此,空調(diào)系統(tǒng)要加大、過濾器的數(shù)量要增多,由此造成投資的增加遠高于高效與亞高效過濾器間的差價。在生產(chǎn)過程中,高效過濾器要進行逐臺測試,而亞高效 只進行少量抽測。兩者的外觀可能一樣,但品質(zhì)卻有明顯差別。在潔凈室使用亞高效過濾器,這種作法只會讓你花冤枉錢。
4.4潔凈度分級
1963年,美國潔凈室標準FED-STD-209中,按每立方英尺中≥0.5mm粉塵數(shù)量的高允許濃度,將潔凈室分成若干等級,如100級、10,000級、100,000級。世界上許多國家都加以效仿。
1999年,國際標準化組織ISO頒布了一項國際標準《ISO14644-1潔凈室與受控潔凈環(huán)境》部分:空氣潔凈度分級。標準中采用了新的分級。
2001年,中國新頒布的潔凈室設(shè)計標準中采用了ISO分級。
ISO潔凈度等級以及與傳統(tǒng)分級的對應關(guān)系ISO14644分級高濃度極限(顆粒數(shù)/m3)近似對應傳統(tǒng)規(guī)格
mmm5.0mm1.0mm0.5mm0.3mm0.2m0.1
ISO1102
ISO210024104
ISO310002371023581
ISO410000237010203528310
ISO51000002370010200352083229100
ISO610000002370001020003520083202931000
ISO735200083200293010000
ISO8352000083200029300100000
ISO9352000008320000293000
4.5汽車涂裝空氣過濾
若5um的粉塵混入漆塵,人的肉眼就可以看到由粉塵造成的瑕點。為了保證轎車油漆質(zhì)量,汽車制造廠的涂裝車間(油漆車間)使用大量空氣過濾器。
噴漆線一般是個很長的隧道,車身在隧道中歷經(jīng)各種工序。整個隧道的頂部覆蓋有一層厚實的無紡布,新風穿過無紡布均勻地進入隧道。這層無紡布的作用是阻尼均流,它有些過濾作用,又是濾材廠家生產(chǎn)的,所以人們習慣地把它歸到空氣過濾器。這層阻尼材料的效率規(guī)格大致相當于F5。過濾效率高低在此其實并不重要,重要的是材料本身要均勻,出風面不能掉毛。
噴漆線的主過濾器設(shè)在阻尼層的上方,或設(shè)在空氣處理機組內(nèi)。主過濾器的效果規(guī)格為F5~F7,主過濾器一般為普通的袋式過濾器,決定噴漆隧道空氣水平的是這一級過濾器,而不是靠近隧道的那層阻尼材料。主過濾器之前還要有預過濾器。近些年新建涂裝車間多選用進口生產(chǎn)線或仿造進口的生產(chǎn)線,所以袋式過濾器大都是592×592mm(名義尺寸24”×24”)的通用規(guī)格。
在涂裝車間的烘烤生產(chǎn)線上,送風溫度在200℃左右,由于空氣處理器中的加熱裝置可能發(fā)塵,所以過濾器要放在加熱裝置之后,這要求過濾器能夠長期承受200~250℃的高溫。此處過濾器的效率規(guī)格一般為F7~F8,過濾器全部都是有隔板結(jié)構(gòu),褶距約8mm的玻纖濾紙由瓦楞狀的鋁箔隔開。由于要耐高溫,濾紙與過濾器金屬外框間的粘合與密封問題是關(guān)鍵,密封結(jié)構(gòu)要可靠,密封材料的成本又不能太高。過濾器上的密封墊多為有彈性的玻璃纖維氈墊。烘烤生產(chǎn)線有隔板過濾器的外形尺寸為610×610×292mm。烘烤生產(chǎn)線的預過濾器設(shè)在送風機組的入口端,所以沒有耐溫要求。預過濾器多選用效率較低的普通袋式過濾器,為了方便管理,烘烤線的預過濾器與噴漆線的預過濾器經(jīng)常為同一規(guī)格型號。
硅酮是一種很好的材料,可以用來做潤滑劑、粘接劑、密封材料,甚至曾用做隆胸填料,汽車上到處用到硅酮。但汽車廠的涂料車間卻特別忌諱硅酮,因為金屬表面沾上硅酮,漆層就會起泡。涂裝車間明文禁用任何硅酮,過濾器供應商應該仔細檢查制造過程中所用的各種材料,尤其是粘合劑,確保其中不含硅酮。
4.6核電站用的過濾器
核工業(yè)消耗大量過濾器,凡核工業(yè)用的過濾器統(tǒng)稱“核級過濾器”。從歷史上講核工業(yè)成就了諸如Cambridge、Camfil、Sofiltra、Vokes那些曾經(jīng)或依然紅火的過濾器公司。
為防止放射性粉塵的溢散,核電站的排風系統(tǒng)需要大量高效過濾器。美國標準規(guī)定這種高效過濾器的效率為:對0.3um的DOP粒子過濾效率99.97%。多數(shù)國家照搬美國標準,有些國家規(guī)定了自己的試驗方法,但過濾器性能與用美國方法測出的性能相當。大多數(shù)核級高效過濾是傳統(tǒng)形式的有隔板過濾器,其中,濾材為玻纖濾紙,隔板采用0.038mm的鋁箔,外框是碳鋼或不銹鋼,濾紙與外框間的粘接劑為硅酮、PVC或其它耐溫材料,過濾器的迎風面與背風面有金屬保護網(wǎng)。核級過濾器的許多性能在平時屬于“多余性能”,那是為意外事故時的可靠性準備的。
法國是無隔板過濾器的鼻祖,法國人地核電站中用無隔板過濾器替代了傳統(tǒng)有隔板過濾器,韓國和中國進咒罵了法國核電站,并各自實現(xiàn)了過濾器生產(chǎn)的本土化,除了上述三國,多數(shù)國家不敢在關(guān)鍵部位使用無隔板高效過濾器。
中國早期核反應堆用的高效過濾器與美國的大同小異,后來,中國引進了法國、加拿大、俄羅斯的技術(shù)。中國的核級過濾器數(shù)量不多,樣式不少。
甲基碘和碘是放射性元素鈾的裂變產(chǎn)物,為了清除空氣中的甲基碘蒸汽,核電站使用大量活性炭過濾器。這類用途的活性炭材料要經(jīng)過特殊的化學浸漬處理,以提高對甲基碘和碘的吸附能力。習慣上,核工業(yè)用的活性炭材料稱“活性炭”,活性炭過濾器稱為“碘吸附器”。與普通活性炭過濾器相比。核電站用的順炭層厚、吸附效率高、耐溫和抗震要求高。由于吸附是個放熱過程,溫度過高可能引燃活性炭,所以對碘吸附器有嚴格的耐溫要求。核燃料處理廠中甲基碘和碘的濃度很高,這時就不能再使用活性炭,而是采用不燃的多孔吸附材料來制造碘吸附器。
按消耗量計算,核電站中用量大的是一般通風用的過濾器。核電站用的通風過濾器的形式多種多樣,其具體規(guī)格在建設(shè)初期就確定了,過濾器公司必須按原規(guī)格供貨。除非意外,業(yè)主和供應商都不敢輕易改變原材料、制造工藝、試驗方法和供貨渠道。
核工業(yè)用的過濾器,其原理和結(jié)構(gòu)與其它行業(yè)用的過濾器沒多大差別。核工業(yè)過濾器不求高新、不搞市場經(jīng)濟、不侃價。安全,可靠。與其它行業(yè)相比,核工業(yè)用的過濾器要經(jīng)受更多的檢測項目,要經(jīng)過更多的認證。那些檢驗和認證經(jīng)常是些政府把持的、與核工業(yè)有關(guān)的專門機構(gòu)來做。此外,過濾器供應商必須具有可靠的資質(zhì)和信譽,得到或多或少的政府支持,還要有相當?shù)臉I(yè)績和相應的技術(shù)實力。
附錄:典型場所過濾器配置
場所主過濾
器效率常見過濾元件特殊要求說明
普通空調(diào)機組中的主過濾器F5~F7袋式、無隔板過濾器過濾效率合理衛(wèi)生,保護室內(nèi)裝潢,保護空調(diào)系統(tǒng)
普通空調(diào)機組中的預過濾器G3~F5各種便宜、使用方便的過濾器容塵能力高,供貨有保證保護空調(diào)系統(tǒng),保護下一級過濾器
高檔公共場所集中空調(diào)主過濾器F7袋式、無隔板過濾器防止風口黑漬,防止室內(nèi)裝潢褪色
機場航站樓F7袋式、無隔板過濾器旅客印象
學校、幼兒園F7袋式、無隔板過濾器防火特殊安全考慮
診室與病房F7~F8袋式、無隔板過濾器無營養(yǎng)物防止交叉感染
博物館、圖書館F7袋式、無隔板過濾器保護珍品
普通音像工作室F7袋式、無隔板過濾器保護光學設(shè)備和制品
非均勻流潔凈室HEPA有隔板、無隔板高效過濾器逐臺測試,無易燃材料,無營養(yǎng)物過濾器裝在高效送風口內(nèi)
均勻流潔凈室HEPAULPA有隔板、無隔板高效過濾器逐臺掃描檢驗,流速均勻潔凈室末端
一般潔凈室預過濾F8~H10袋式、無隔板、有隔板過濾器保證開端過濾器正常使用壽命
芯片廠10級、1級潔凈廠房ULPA無隔板ULPA過濾器逐臺掃描檢驗,流速均勻,無揮發(fā)物當今對過濾器性能要求高的過濾器
芯片廠10級、1級潔凈廠房預過濾HEPA無隔板、有隔板過濾器承受高風速保證末端過濾器的使用壽命為“一輩子”
制藥行業(yè)30萬級潔凈廠房F8~H10
HEPA袋式、無隔板、有隔板過濾器無營養(yǎng)物末端過濾器可以設(shè)在中央空調(diào)器內(nèi)
負壓潔凈室排風過濾HEPA無隔板、有隔板過濾器可靠禁止危險物品的排放
轎車涂裝流水線主過濾器F4~F7袋式過濾器不含硅酮,不掉毛,阻燃滿足面漆無疵點,保護均流材料
轎車烤漆流水線主過濾器F6~F7耐高溫有隔板過濾器不含硅酮工藝要求
高要求靜電噴涂生產(chǎn)車間F7~F8袋式、無隔板過濾器不含硅酮,不掉毛保證外觀無疵點
核電站排風HEPA有隔板、無隔板過濾器防火、耐沖擊、專門機構(gòu)認證防止核污染,采用集中空調(diào)的機房、交換臺、中控室F5~F7袋式、無隔板過濾器防止因灰塵引起的散熱不良和電路故障
采用柜式空調(diào)的機房、交換臺、中控室G3~F5簡易的平板過濾器因場地限制,很難采用其它形式的過濾器
化纖抽絲工序F8袋式過濾器防斷絲,防“煤灰紗”
紡紗車間G4~F7袋式過濾器,靜電過濾器防“煤灰紗”
食品工業(yè)F7袋式、無隔板過濾器無營養(yǎng)物生產(chǎn)環(huán)境的衛(wèi)生
潔凈工作臺,風淋室HEPA有隔板、無隔板高效過濾器
軋鋼主電機F7袋式過濾器阻燃防止因粉塵造成的電機故障
卷煙廠中央空調(diào)F7自潔式過濾裝置,傳統(tǒng)袋式過濾器國內(nèi)煙草行業(yè)目前流行自潔式過濾裝置
家庭中央空調(diào)G3~G4平板過濾器便宜、美觀擺在超市的商品
普通家用空調(diào)--尼龍網(wǎng)可清洗阻擋纖維和粗粉塵
風沙地區(qū)預過濾--慣性除塵裝置,水浴除塵裝置,卷簾過濾器清除大顆粒粉塵,只在刮風時工作
燃氣輪機與離心式空壓機F7~F8無隔板、袋式、有隔板過濾器、自潔式過濾器抗沖擊,阻燃,憎水防止設(shè)備內(nèi)部結(jié)垢、磨損、腐蝕
軸流式空壓機F5~F7無隔板、袋式過濾器抗沖擊,憎水防止葉片磨損
往復式空壓機、內(nèi)燃機G3~F5袋式過濾器,濾清器,平板過濾器抗沖擊,耐超阻防止汽缸磨損
高級轎車空調(diào)F7無隔板過濾元件防塵,防花粉
高檔家用吸塵器F7HEPA無隔板過濾元件結(jié)實,抗水防止排風二次污染
潔凈室用吸塵器HEPA無隔板過濾元件結(jié)實,抗水防止排風二次污染
家用空氣凈化器F7~F9
HEPA筒狀和方形無隔板過濾元件便宜,美觀擺在超高的商品
防毒面具HEPA無隔板過濾元件耐溫,抗水常與活性炭組合使用
注1:“主過濾器”指系統(tǒng)中末一級過濾器,或指定部位的過濾器。
注2:表中的效率規(guī)格采用歐洲現(xiàn)行規(guī)格,有些行業(yè)和地區(qū)不使用這種規(guī)格
注3:表中未列出壓縮空氣使用的過濾器,那些行業(yè)稱其為“濾清器”。
引起空調(diào)性能下降造成的經(jīng)濟損失遠遠大于使用好過濾器的費用。
4.10纖維直徑,粗辨過濾性能
在過濾過程中,纖維是阻截粉塵的障礙物。纖維細,單位體積內(nèi)的纖維數(shù)量就多,過濾效率就高。
氣流繞纖維運動產(chǎn)生能耗,表現(xiàn)為過濾材料對氣流的阻力。兩塊過濾效率相同的材料,粗纖維材料阻力大,細纖維材料阻力小。
粉塵除了被纖維擋住外,還可以被先期捕捉住的粉塵阻攔,于是,纖維表面的粉塵以“樹枝狀結(jié)構(gòu)”松散地堆積,纖維是“干”,粉塵是“枝”。纖維多,纖維間空當就小,由粉塵形成的枝狀結(jié)構(gòu)就牢固,積灰被吹散而造成二次污染的可能性就小。一般情況下,纖維多,能形成的枝狀結(jié)構(gòu)就多,單位面積能容納的粉塵就多,過濾器的使用壽命就長。
從道理上講,只要纖維仍能保持足夠堅強以抵抗氣流的阻力,過濾材料的纖維要盡可能地細一些。
同樣厚度,同樣蓬松度的兩塊濾料,細纖維濾料過濾效率高,多數(shù)情況下,細纖維濾料容塵能力大。
同樣效率、同樣結(jié)構(gòu),由不同纖維組成的兩塊濾料,細纖維濾料阻力、低容塵能力
大。
4.11高效過濾器的使用壽命
對于運行中的潔凈室,末端高效過濾器的價值并不高,全部加起來可能還不到用戶兩個小時的產(chǎn)值,但更換過濾器的風險和間接費用會很高。
更換過濾器時要停產(chǎn),停產(chǎn)損失只有業(yè)主自己能算出來,這筆損失肯定比過濾器的備件費用高。更換過濾器是十分仔細的操作,潔凈室內(nèi)的任何東西都經(jīng)不起折騰,碰壞一個不起眼的設(shè)備,其損失可能會高于全部過濾器的費用。更換過濾器后要由專業(yè)人員進行檢測,有時還要對空調(diào)系統(tǒng)進行調(diào)試,然后還要經(jīng)過一段時間的試運行。檢測、調(diào)試、試運行,三項費用加到一起,可能會與過濾器價格不相上下。聰明的業(yè)主總是希望盡可能地延長高效過濾器的使用壽命,不是為了省過濾器那幾個錢,他們是想避免因更換過濾器而產(chǎn)生的一堆麻煩。
舉個極端的例子,當代芯片廠潔凈室末端高效過濾器的設(shè)計使用壽命為“一輩子”,即:投入運行后永遠不操高效過濾器的心。那種工廠的技術(shù)日新月異,一個新項目投產(chǎn)后5~7年就落后了,工藝必須更新,廠房要改造,高效過濾器也同時報廢。在那里,高效過濾器的“一輩子”也就是7年,為了保險,設(shè)計師將過濾器的設(shè)計使用壽命定為10~20年。
高效過濾器上積灰過多時阻力增大,大到影響正常送風時,高效過濾器就該報廢。增大高效過濾器的過濾面積或增加過濾器的數(shù)量,都能延長過濾器的使用壽命。但那些做法的游戲空間不大,你不可能無限地增大過濾面積,
要延長高效過濾器的使用壽命,根本的辦法是將灰塵擋在預過濾器。更換預過濾器一般無須停產(chǎn),無須調(diào)試,所以有經(jīng)驗的業(yè)主會把注意力和金錢花在預過濾器上。
對于10000級和100000級潔凈廠房,預過濾可選用F8過濾器(比色法95%),這樣,末端高效過濾器的使用壽命一般可達5年。在國外項目中和國內(nèi)新建項目中,F(xiàn)8過濾器是非均勻流潔凈室常見的預過濾器。
對于芯片廠100級、10級或更高級別的潔凈廠房,預過濾器的常見效率級別為H10(MPPS85%),許多新建項目索性選用HEPA(對0.3mm粒子的效率≥99.97%)。設(shè)計師號稱保證末端高效過濾器使用“一輩子”,其方法不過如此。
在國內(nèi)過去的潔凈室空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計中,過濾器的常見配置為:粗效→中效→高效。那時末端高效過濾器的使用壽命僅為1~3年,差的也就幾個月。
有些場合,對高效過濾器使用壽命的規(guī)定不是出于對阻力的考慮,而是其它因素。若廠房中有氫氟酸,而車間空調(diào)又不是全新風系統(tǒng),高效過濾器中的玻璃纖維濾紙會受到回風的腐蝕,為了安全,必須定期更換高效過濾器。有些財大氣粗的制藥廠,每年雨季過后要更換高效過濾器,為的是防止過濾器上任何可能的霉菌污染。有些生物實驗室和與危險品打交道的實驗室,在開展一項新的重要課題前,為了可靠,上司會要求使用新的高效過濾器。
4.12FFU使用方式及相關(guān)的問題
隨著國民經(jīng)濟的持續(xù)穩(wěn)步增長和生產(chǎn)技術(shù)的不斷創(chuàng)新發(fā)展,生產(chǎn)工藝對生產(chǎn)環(huán)境的要求越來越高。超大規(guī)模集成電路的前后道工序,各種顯示器的制造,各種光學零部件的制造和裝配以及制藥行業(yè)(GMP的推行)、醫(yī)院手術(shù)室、食品工業(yè)等都對生產(chǎn)環(huán)境提出了更高的要求,不僅僅要保持一定的溫濕度,還要保持一定的潔凈度。
因此,近年來國內(nèi)凈化工程在數(shù)量上顯著增加。其中超大規(guī)模集成電路制造或尖端顯示器(如TFT、PDP)等的制造,因?qū)諝鉂崈舳纫蠛芨?,生產(chǎn)技術(shù)國內(nèi)暫無自主開發(fā)能力等原因,這方面的超凈工程在數(shù)量上不是很多。數(shù)量上占絕對優(yōu)勢的是潔凈度要求不是很高的凈化工程。這些工程以電子及光學的裝配、制藥為代表,潔凈度一般為0.5um十萬級~千級(局部百級)。這些工程有新建,有改建,而后者居多。
五、凈化工程存在的問題
根據(jù)筆者統(tǒng)計,上述幾種類型的凈化工程往往會碰到以下問題:
1、靈活性不足,生產(chǎn)工藝難以調(diào)整
這種情況在電子行業(yè)居多。目前潔凈室多以金屬壁板做隔斷及吊頂。風口在金
屬壁板上開孔安裝,燈具則直接安裝于金屬吊頂下。這樣的安裝方式是很難改變的。電子工業(yè)由于技術(shù)發(fā)展極為迅速,一種產(chǎn)品或生產(chǎn)工藝幾年之內(nèi)就可能淘汰,原有的廠房需要重新布局以適應新的生產(chǎn)工藝,而潔凈室恰恰已很難改動。
2、能耗大,造成初投資及運行費用上升
這種情況也多見于電子行業(yè)。多數(shù)電子廠房規(guī)模大,生產(chǎn)廠房往往幾萬平方米
甚至更大。其中大部分可能是潔凈室。目前國內(nèi)凈化空調(diào)系統(tǒng)以常規(guī)凈化空調(diào)機組,加上送回風管及末端的HEPA或ULPA組成。因廠房面積大,送回風管很長,送風機壓頭必然選得較高,造成空調(diào)系統(tǒng)用電量很大,運行費用很高。而在我國目前供電系統(tǒng)尚處于壟斷經(jīng)營局面下,一個廠房如果用電量太大(如超過6000KVA),業(yè)主就得投資建造一座35KV的變電站,投資非常巨大。有時候整個廠房的用電量正好處于臨界點上,增加用電量,就得造變電站,減少一點用電量,就省了一大筆投資。
3、吊頂上空間緊張,管線布置、施工均困難。
這種情況多見于改建工程。在眾多的改建工程中,層高偏低是一個普遍的矛
盾。而對于一個潔凈室來說,有著眾多性質(zhì)的各種管線,如送風管、工藝排風管、一般排風管、冷卻、冷凍水管、純水管、壓縮空氣管、各種工藝氣體管、消防管、電纜橋架等,不僅管線眾多,而且往往相互交錯。如果層高太低,管線的布置及施工將變得非常困難。各種管道往往必須互相繞開,風管必須做得很扁,導致管材的浪費,也增加了流動的阻力。
以上三個問題是常規(guī)集中送風凈化系統(tǒng)不能回避的問題。正是由于其局限性,F(xiàn)FU系統(tǒng)在國外的潔凈工程中得到了極其廣泛的應用。FFU(FanFilterUnit),是一個自帶送風機(無殼風機)的高效過濾器送風口,它與其專用龍骨系統(tǒng)(CeilingGrid)、冷卻盤管(一般為干盤管)、加壓風機、新風系統(tǒng)以及專用燈具共同組成了FFU系統(tǒng)。
六、FFU的優(yōu)缺點
FFU的典型就用方式是,新風有新風空調(diào)機處理至所需狀態(tài)點后送入,在靜壓箱內(nèi)與回風混合后經(jīng)FFU的風機加壓后經(jīng)HEPA或ULPA送入室內(nèi),再經(jīng)架空地板或側(cè)墻回至干盤管,在此經(jīng)冷(熱)處理后經(jīng)由回壓機送回至靜壓箱完成循環(huán)。這樣的系統(tǒng)為常用于有超靜要求的潔凈室,如大型集成電路晶圓的制造、尖端顯示器如TFT、PDP等的制造、硬盤的制造等。這樣的FFU系統(tǒng)有諸多優(yōu)點,簡單的講有六點:
1、系統(tǒng)非常靈活,可隨時調(diào)整
因潔凈室的壁板都以天花板格子的模數(shù)(如1200*600)來布置,并且由于其特殊的節(jié)點構(gòu)造,潔凈室的壁板可以隨時調(diào)整位置,以此改變房間的布局。同時如果房間的潔凈度需要調(diào)整,可以通過增減FFU數(shù)量的方法來實現(xiàn)。這對于通常集中送風的凈化系統(tǒng)來說幾乎是不可能的。
2、出風均勻穩(wěn)定
FFU因自帶風機,出風均勻而穩(wěn)定。避免了集中送風系統(tǒng)各送風口風量平衡的問題。對于垂直單向流潔凈室尤為有利。
3、節(jié)能顯著
FFU系統(tǒng)風管很少,除新風以風管送達外,大量的回風以小循環(huán)的方式在運行,因此大大減少了風管的阻力消耗。同時由于FFU的面風速一般為0.35~0.45m/s,過濾器阻力小,FFU的無殼風機功率很小,新型的FFU采用了高效率電動機,同時對風機葉輪形狀也進行了改進,其綜合效率以大為提高。據(jù)筆者估算,F(xiàn)FU系統(tǒng)一般可比集中送風的凈化系統(tǒng)節(jié)能30%以上,使FFU系統(tǒng)在二、三年內(nèi)就可通過節(jié)省電費把增加的初投資部分(與集中送風的凈化系統(tǒng)相比)省回來。
4、節(jié)省空間
因省去了巨大的送回風管,故可節(jié)省安裝空間。對于層高緊張的改建項目非常合適。帶來的另一個好處因風管很少空間相對寬敞而使工期縮短。
5、風口、燈具、煙感、噴淋、靜電中和器等的合理布局
這些潔凈室常用裝置都在上有各自的安裝天花板格子位置,既合理又美觀。而在集中送風的凈化系統(tǒng)里這些裝置的布局經(jīng)常沖突,吊頂顯得擁擠不堪。
6、負壓密封
FFU送風系統(tǒng)的靜壓箱為負壓,因此即使風口安裝存在泄漏,也是從潔凈室向靜壓箱泄漏,不會形成對潔凈室的污染。
FFU系統(tǒng)也有缺點:風機數(shù)量大,故障機率大。且因FFU布置在吊頂上,維修有一定困難。而集中風系統(tǒng)因設(shè)備較為集中,數(shù)量也少,易于維護。但這也不完全是缺點:FFU系統(tǒng)正是因為數(shù)量眾多而分散,通常少量的FFU出現(xiàn)故障,并不能對潔凈度造成嚴重的破壞。甚至可以在對潔凈度幾乎沒有影響的情況下發(fā)現(xiàn)并修復故障單元。而集中送風系統(tǒng)只要一臺AHU出現(xiàn)故障,就會造成大面積的潔凈室停止運行,對生產(chǎn)的影響很大。在幾乎所有的項目中,冷凍機、空壓機、純水設(shè)備、水泵、真空泵搶救無效都可以做到備份,盡量減少設(shè)備故障對生活的影響。唯獨空調(diào)箱的備份幾乎沒用。FFU系統(tǒng)則在某種程度上達到了這個目的。bIfwTaKoIm