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空气净化系统的设计
作者:管理员    发布于:2016-12-29 14:13:15    文字:【】【】【

  制冷空气净化系统的设计赵彬(中国工商银行福建省分行管理部,福建福州350005本文探讨一种在尽可能减少能源的条件下,提供健康。舒适环境的空气净化系统。

  给出了空气净化系统的组成。数学模型和设计实例。

  空调;净化;系统部件近年来,随着人民生活水平的提高,形式多样的空调器进入各行各业和普通家庭,给人们创造了舒适的温湿环境但由于普通空调没有提高空气清净质量的功能,密闭环境中烟尘积累,空气品质下降。人体处于这种“低温”环境中,抵御疾病的能力降低,易患感冒。

  此外,在大型高层建筑物内,大量现代电子办公用品(复印机电脑、打印机)的广泛使用以及大量合成材料的使用,加上为了节能密闭门窗和尽可能减少新风量等,使室内积累多种有机气体及由人体产生的生物性污染物等,造成室内空气品质恶化,使一些高层建筑成为“病态建筑”(SICKBUILDING)人生活在这种建筑物内会出现呼吸道系统和眼受刺激、困倦、乏力、胸闷、精神惶惚、过敏等症状,世界卫生组织将此类症状称为“病态建筑综合症”(SICKBUILDINGSYNDROME)另一方面,随着工业的发展,室外大气污染加剧,使整体居住环境下降,通过自然换气或机械通风亦直接影响室内的空气品质由此可见,对空调系统的要求不于环境温度,而应扩大到环境清洁度本文探讨空气净化系统的设计,以提供健康舒适的空调环境,避免空调的负面效应,提高空气品质1空气净化系统的组成空气净化系统主要由以下几部分组成:进风口前置过滤器主过滤器活性碳过滤器后置过滤器阴离子发生器、出风口及热交换器(对于新风空气净化器)1.1前置过滤器主要用于除去较粗大的粒子(新风中>的粒子),从而保护其后的高性能过滤器,既可以提高对微粒的捕集效率,又可延长使用寿命。没有前置过滤器的保护,长纤维物质一旦进入静电过滤器还会产生电火花,此外,前置过滤器还便于清洁1.2主过滤器一般为较高性能过滤器,用于去除新风中> >m的粒子,空调净化系统性能的好坏,很大程度取决于此该过滤器大体可分为机械式和静电式两种,其中以静电式居多,占90机械式过滤器即指空气通过纤维等滤料撞击、拦截等主要机理净化空气的方式,可以获得很高的效率,但其空气通过的压力损失较大静电过滤器主要利用静电作用过滤空气,同样可以获得较高效率,而阻力很小。通常在净化系统中采用薄层结构,以降低阻力。

  对于静电过滤器各厂家又有不同的作法,主要从如何提高捕集效率和减少有害离子,臭氧发生量为核心做研究其分类情况见,它分为静电自主集尘板式和静电加滤料方式两者不同之处在于静电式没有使用过滤介质,它是通过电晕放电使尘埃荷电,然后在带电的集板予以捕集由于集板的形式不同,又可分平行板式和蜂窝式蜂窝式使用了过滤介质,它是利用静电的作用提高过滤介质的过滤效率,这有两种做法:一种是对尘埃荷电,使其凝聚成较大颗粒,再由过滤介质捕集另一种是对介质直接荷电,提高其捕集物性的方式1.3活性碳过滤器空气经过主过滤器后,有时还需要通过活性碳处理活性碳是通过燃烧植物纤维获得的有许多极细微孔的碳,主要是用以吸附空气中的有害物质,如NH,CO,SO等,起到了除去有害气体和消除异味的作用。为了提高活性碳的吸附力,有时还采用浸渍型活性碳,由单纯的物理吸附转变为化学吸附,提高了吸附率和饱和容量。此外,不同的材质燃烧加工而成的活性碳的性能差别也很大,寻找合适的活性碳品种和组成过滤元件是当前的主要课题1.4后置过滤器0.3m的粒子,捕集活性碳中可能脱落的微粒和再次飞散的微粒在室内扩散在绝大多数的空气消静装置中都忽视设置该过滤器1.5阴离子发生器阴离子对人体健康的作用己为人们所接受,它一方面是评价空气品质的一个因素,另一方面,由阴离子发生器产生的阴离子随过滤后的清新空气排出,能让飘浮于空气中的微粒带上负电,使这些粒子易被捕集或沉淀,使室内空气更清新。因此,绝大多数空气清净系统配有阴离子发生器,以提高其性能,一般开机释放浓度为100C个/cm3 1.6风机在空调净化系统中,一般选用离心式风机作为动力,因为气流既要克服各级过滤器的阻力,又1定的风毙茳的气气流速度和CM组织同家g电产品T净化器还必冷制需要有较低的噪音。因此,风机的选择比较复杂,在以静电过滤器为主的空气静化器上,有时也要配置贯流式风机,既保证风量大,风速平稳,又能使噪音降到理想值2空气净化系统的数学模型净化空调系统与一般空调系统相比,送入空调室内的空气除处理热、湿负荷外,还须保证室内要求的洁净度和严格保持室内的正压空调室内的洁净度是通过合理的空气净化处理和合理组织空调室所必须的通风量来达到的,而空调室内的正压则是通过合理设计空调室的送、回和排风量来保证的典型的空调净化系统物理模型如所示先作以下几种假定,以便建立数学模型:空调净化系统运行过程中,室外大气中含尘浓度、室内单位时间发尘量和有组织的排风量均保持不变。

  空调室内尘粒浓度分布均匀,送风带入室内的和室内发生的尘粒瞬时即均匀扩散忽略过滤速度对过滤器效率的影响21室内正压值:=Qp一室内正压值,Pa;一与空调系统密封程度有关的系数;风机性能与风速呈如下函数关系:H= 23风量平衡关系:风量平衡关系中,系统各节点满足:24过滤器的效率,指过滤器上的积尘量与过滤效率的关系:25过滤器的阻力,阻力有过滤器上的初始阻力与终阻力。

  3空调净化系统的设计空调净化系统工程的初期投入较多,因此必须采用技术经济与洁净设计相结合的原则,根据以上数学模型,综合考虑以下因素:(1)净化区域大小和冷负荷;(2)能源供给情况;(3)制冷剂;(4)能效比;(5)初投资和运行费用;(6)维护等;以一空调净化系统为例分析如下:3.1换气次数的选择空调净化系统洁净级别取决于换气次数一般而言,洁净度在10000级与100000级的换气次数分别确定为28次小时和18次小时较合适,该系统要求100000级,我们选择1次小时,以保证一定的正压值既考虑到节能,又有一定的新鲜空气补充3.2过滤器阻力的选择终阻力值高的过滤器,使用时间会长一些,但是没有必要将终阻力值定得过高过高的终阻力值并不意味着过滤器的使用寿命会明显延长,相反,它会使空调系统风量锐减那么,佳的经济选用方案应该多少比较合适呢根据哈佛大学空气净化实验室的研究报告提出,降低流速而使过滤器寿命延长的时间大体上同流速降低程度的平方根成正比,降低流速的经济限额大约是20.因此,一般情况下,终阻力值可以定为初阻力值的2~ 3倍我们将该系统定为8倍3风速的选择:一般初效过滤器和中效过滤器的迎面风速可达到2 5m/s,而高效过滤器的迎面风速多为1m/s,在该系统中忽视高效过滤器,以初、中效过滤器为主,选择风机的风速为2.3m/s,即可达到该系统的要求3.4过滤器效率的选择:根据该系统的要求,选择采用无纺布以及可清洗的化纤材料做的初、中效过滤器,选择初效过滤器的过滤效率为85,中效过滤器的过滤效率为95 4结束语室内空气品质问题的研究和解决,需要全社会、多学科和跨行业的重视和介入,通过制定有关标准法规和技术规程,通过大量科研测试和工程实践以掌握其规律进而形成科学认识,推动室内空气品质的改善和提高运用现代科学理论和技术措施,提供有益于人们的健康、安全

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