Объяснение падения давления на воздушном фильтре: что это такое, почему это важно и как выбирать фильтры

Компактная установка приточного воздуха обеспечивает лишь половину номинального расхода воздуха в первый день ввода в эксплуатацию. Очиститель воздуха для жилых помещений хорошо прошел испытания в лаборатории, но громко гудит на прикроватной тумбочке у покупателя. Больничной вентиляционной установке каждый месяц требуется увеличивать скорость вентилятора, пока бригада технического обслуживания наконец не проверит датчик фильтра. Эти неисправности имеют одну общую причину: падение давления в воздушном фильтре рассматривалось как второстепенная мысль.

Основная идея проста: падение давления так же важно, как и эффективность фильтрации. Фильтр, который эффективно улавливает частицы, но слишком сильно ограничивает воздушный поток, снизит скорость подачи чистого воздуха, увеличит потребление энергии, повысит уровень шума и сократит срок службы оборудования. OEM-производителям и проектировщикам систем необходимо понять падение давления во время выбора фильтра, а не после установки на месте.

Что такое падение давления на воздушном фильтре?

Падение давления, также называемое гидравлическим сопротивлением, представляет собой потерю статического давления, возникающую при прохождении воздуха через фильтрующий элемент. Он измеряется в паскалях (Па) или дюймах водяного столба (дюйм водного столба). Каждый фильтр создает определенное сопротивление, поскольку среда заставляет воздух проходить через тонкие волокна, а рама, складки и прокладки добавляют турбулентность на этом пути.

Практический смысл прост: чем выше перепад давления, тем сильнее должен работать вентилятор, чтобы подать такое же количество воздуха. Эти дополнительные усилия приводят к уменьшению воздушного потока, повышению энергопотребления и увеличению шума при выпуске.

Каждый инженер-проектировщик должен усвоить одно соотношение: падение давления увеличивается с увеличением скорости движения. Удвойте скорость потока через тот же фильтр, и падение давления может увеличиться в три-четыре раза в типичных условиях воздушного потока HVAC. Вот почему одна и та же модель фильтра может иметь очень разные показатели падения давления в разных единицах измерения и почему сравнение фильтров без указания расхода воздуха бессмысленно.

Начальное и конечное падение давления: почему важны оба значения

Каждый фильтр имеет два значения перепада давления, которые имеют значение при проектировании системы.

• Начальное падение давления измеряется, когда фильтр чистый. Это базовое сопротивление, которое вентилятор должен преодолеть в первый день работы, и оно определяет стартовый расход воздуха и энергопотребление.
• Окончательное падение давления — уровень сопротивления, при котором фильтр следует заменить. Промышленная практика обычно устанавливает окончательный предел, равный двойному начальному перепаду давления, или максимальному значению, указанному производителем, например, 250 Па для ступеней HEPA и от 125 до 250 Па для фильтров предварительной очистки и промежуточных фильтров.

Большую часть срока службы фильтр проводит между этими двумя значениями. Если вы подберете вентилятор только для начального падения, воздушный поток будет постепенно уменьшаться, и система будет работать ниже технических характеристик в течение большей части срока службы фильтра. Если вы подберете размер последней капли, в первые месяцы размер вентилятора будет слишком большим. Практический компромисс состоит в том, чтобы нанести оба значения на кривую вентилятора и выбрать вентилятор, обеспечивающий приемлемый поток воздуха на протяжении всего интервала обслуживания.

Компромисс между эффективностью и перепадом давления

Эффективность фильтрации и перепад давления — две стороны одной медали. В фильтрах более высокой эффективности используются более плотные материалы и более тонкие волокна, которые создают большее сопротивление при том же потоке воздуха. Фильтр MERV 13 почти всегда будет иметь более высокий начальный перепад давления, чем фильтр MERV 8, используемый в том же корпусе.

Но компромисс не фиксирован. Конструкция фильтра оказывает большое влияние на то, какой перепад давления необходим для заданной эффективности:

• Большая площадь носителя на единицу площади лица, достигаемая за счет более глубоких складок или конструкции с множеством карманов, снижает скорость прохождения носителя и снижает сопротивление.
• Большая глубина фильтра, например 2-дюймовые или 4-дюймовые рамы вместо 1-дюймовых плоских панелей, обеспечивает большую поверхность фильтрующего материала и значительно меньший перепад давления при том же рейтинге MERV.
• Конфигурации V-образного блока и V-типа объединяют большую площадь носителя в компактную кассету, что делает их предпочтительным выбором для систем HVAC с высоким потоком воздуха, где пространство ограничено, но бюджет сопротивления ограничен.

Для приложений с высоким расходом, оцинкованные фильтры V-bank с высоким потоком воздуха являются распространенным решением, поскольку сочетают в себе компактные размеры с низким сопротивлением при номинальной мощности.

Оцинкованные комбинированные воздушные фильтры типа V-Bank / W с высоким расходом воздуха, компания Nantong Henka - Оцинкованный V-Bank / W-тип, комбинированный воздушный фильтр с высоким расходом воздуха, поставщики и компания в Китае, оптовая продажа оцинкованного V-Bank ... Посмотреть продукт →

Типичные диапазоны падения давления в зависимости от типа фильтра

В таблице ниже показаны типичные диапазоны начального падения давления для распространенных категорий фильтров. Фактические значения различаются в зависимости от скорости движения, выбора носителя и конструкции рамы, поэтому используйте данные в качестве ориентира для планирования, а не вместо отчетов об испытаниях производителя.

Несколько моделей выделяются. Фильтры класса HEPA обладают самым высоким сопротивлением и требуют тщательного выбора вентилятора. Фильтры средней эффективности располагаются в удобной полосе при условии, что корпус обеспечивает достаточное пространство для среды. Фильтры предварительной очистки защищают более высокие ступени и помогают предотвратить слишком быстрое повышение общего падения давления.

Конструкция фильтра: откуда возникает перепад давления

Плотность носителя и диаметр волокна

Более тонкие волокна улавливают более мелкие частицы, но создают большее сопротивление на единицу площади среды. Электретные среды, в которых для притягивания частиц используются заряженные волокна, могут достигать высокой эффективности при более низком перепаде давления, чем чисто механические среды при той же целевой эффективности.

Геометрия складок

Больше складок означает большую площадь поверхности носителя, что снижает скорость движения потока через материал и снижает перепад давления. Однако чрезмерная складка на самом деле может увеличить сопротивление, поскольку поток воздуха в узких каналах складок становится ограниченным. Оптимальное количество складок зависит от проницаемости носителя и доступной глубины рамы.

Глубина фильтра

Это самый прямой рычаг, доступный дизайнерам. Фильтр глубиной 4 дюйма может удерживать примерно в два раза большую площадь фильтрующего материала, чем фильтр диаметром 1 дюйм при той же эффективности, что существенно снижает падение давления. Вот почему в коммерческих установках кондиционирования воздуха используются глубокие карманные и коробчатые фильтры вместо плоских панелей, когда позволяет место.

Конструкция рамы и проставки

Алюминиевые сепараторы, тисненые прокладки и клеевые линии влияют на структуру воздушного потока внутри фильтра. Конструкции с мини-складками и непрерывными линиями клея обычно имеют более низкое сопротивление, чем конструкции с отдельными сепараторами, поскольку они создают меньшую турбулентность на поверхности носителя.

Как измерить падение давления на фильтре

Измерить падение давления несложно, если все сделано правильно. Установите краны статического давления перед и после корпуса фильтра, подсоедините их к манометру дифференциального давления или цифровому манометру и запишите разницу.

1. Расположите кран на входе по крайней мере на расстоянии одного-двух диаметров воздуховода перед фильтром, а кран на выходе — на один диаметр после него, чтобы избежать эффекта турбулентности от переходов и змеевиков.
2. Подсоедините оба крана к манометру дифференциального давления. Используйте трубки одинаковой длины, чтобы свести к минимуму ошибки считывания.
3. Запустите систему при расчетном расходе воздуха. Запишите падение давления вместе с измеренным расходом воздуха, поскольку значение падения давления без учета скорости потока имеет ограниченное значение.

Для получения данных лабораторного уровня производители фильтров проверяют падение давления на стандартизированных установках для воздуховодов в соответствии со стандартами ASHRAE 52.2 или EN ISO 16890. Эти стандарты сообщают о падении давления при определенных скоростях воздушного потока и предоставляют данные, необходимые для сопоставления кривых вентиляторов и сравнения продуктов.

Выбор фильтров с подходящим перепадом давления для вашего применения

Допустимое падение давления зависит от применения, доступного статического давления вентилятора и затрат энергии на перемещение воздуха через систему в течение срока службы фильтра.

системы отопления, вентиляции и кондиционирования

При проектировании коммерческих систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха общепринятым правилом является поддержание начального падения давления на фильтре на уровне ниже 20–30 процентов от общего статического давления вентилятора. За пределами этого уровня фильтр потребляет слишком большую часть бюджета давления, поток воздуха падает, производительность змеевика ухудшается, и пассажиры начинают жаловаться на душность помещений. Подробную информацию о выборе фильтров для систем вентиляции и кондиционирования см. в нашей статье. Обзор фильтрации системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха .

Бытовые очистители воздуха

В бытовых очистителях воздуха CADR зависит от расхода воздуха, а расход воздуха зависит от перепада давления. Фильтр с более низким сопротивлением позволяет меньшему и более тихому вентилятору достигать той же скорости подачи чистого воздуха, что является решающим преимуществом в потребительских товарах, где шум и энергопотребление определяют решения о покупке. Многие компактные очистители используют цилиндрические фильтры для бытовых очистителей воздуха поскольку поверхность носителя с оберткой обеспечивает большую площадь, чем плоская панель той же площади, что снижает перепад давления, сохраняя при этом компактность продукта. Покупатели OEM могут узнать больше в нашем Руководство по фильтру для бытового очистителя воздуха .

Цилиндрические воздушные фильтры для поставщиков бытовой техники, компания - Nantong Henka Environ Nantong Henka - Цилиндрический воздушный фильтр для бытовых поставщиков и компаний в Китае, Цилиндрические воздушные фильтры для дома оптом,... Посмотреть продукт →

Системы свежего воздуха и вентиляции

У агрегатов приточного воздуха часто ограниченный бюджет давления, поскольку вентилятор должен перемещать воздух через воздуховоды, теплообменники и заслонки в дополнение к фильтру. Фильтр с высоким начальным сопротивлением будет ограничивать поток воздуха, снижая скорость вентиляции и потенциально вызывая проблемы с конденсацией. Для продуктов с ограниченным пространством можно использовать интегрированные решения, такие как Блоки очистки DN250 и DN150 объедините ступени фильтрации и управление вентилятором в одном корпусе, упрощая согласование перепада давления для производителей систем подачи свежего воздуха.

Очистная коробка DN250/DN150 Поставщики, Компания - Nantong Henka Environment Solu Nantong Henka - Поставщики и компания очистной коробки DN250/DN150 в Китае, Оптовая очистная коробка DN250/DN150. Этот вид фланцевого... Посмотреть продукт →

Практические рекомендации для инженеров и покупателей OEM

Следующие пункты помогут вам избежать проблем с падением давления до того, как они возникнут в полевых условиях.

• Всегда запрашивайте кривую падения давления у поставщик фильтров , а не только рейтинг эффективности. Настаивайте на данных при вашем рабочем расходе воздуха.
• Сравнивайте возможные фильтры с одинаковым расходом воздуха и одинаковым пределом конечного перепада давления, а не только с одинаковым номинальным размером.
• При выборе размера вентилятора используйте конечное значение перепада давления или, по крайней мере, среднюю точку между начальным и конечным, чтобы система по-прежнему обеспечивала достаточный поток воздуха при загрузке фильтра.
• Добавьте ступень предварительной фильтрации перед высокоэффективными фильтрами. Он улавливает крупную пыль, замедляет рост падения давления на фильтре тонкой очистки и значительно продлевает интервал обслуживания.
• Спросите о возможностях СМИ. Другой сорт среды или плотность складок могут снизить падение давления, не жертвуя при этом необходимым классом эффективности.

Падение давления на воздушном фильтре не является скрытым параметром, предназначенным для инженеров лаборатории. Это фундаментальная часть производительности системы, энергоэффективности и удобства использования. При выборе фильтра держите в одной руке кривую падения давления, а в другой — показатель эффективности. Оба заслуживают одинакового веса.