- Выбрать программу обучения
- Формы обучения
- Преподаватели
- Партнеры
- Жизнь Центра
- Видео о Центре
- Онлайн-консультант
- Главная →
- Монтаж вентиляции. Проектирование вентиляции. Очистка воздуха, чистые помещения →
- Библиотека online →
- Чистый воздух с экономическими выгодами
Чистый воздух с экономическими выгодами
Современный человек 90 % времени проводит в помещениях, в воздухе, накапливающем различные виды загрязнителей: мелкие частицы, газы, микроорганизмы.
Качественный, очищенный от загрязняющих агентов воздух внутри помещений уменьшает проблемы со здоровьем, увеличивает производительность труда и срок службы оборудования, снижает энергопотребление. Данная статья рассказывает о классах очистки в зданиях, аспектах формировании стоимости жизненного цикла воздушного фильтра с классификацией энергетических затрат, и способах увеличения энергоэффективности воздушной фильтрации.
Классификация фильтров
В зависимости от эффективности фильтрации, каждому воздушному фильтру присваивается класс очистки. В России соответствие между параметрами фильтра и его классом устанавливает ГОСТ Р 51251-99 (таблица 1), в Европе аналогичную функцию выполняют стандарты EN779 с директивой EUROVENT 4/11 – 2011 (для фильтров грубой и тонкой очистки) и EN1822:2009 (для фильтров высокой и сверхвысокой эффективности – HEPA и ULPA-фильтров, который в данной статье не рассматривается).
Таблица 1. Классификация фильтров грубой и тонкой очистки по ГОСТ Р 51251-99
| Группа фильтров | Класс фильтра | Средняя эффективность, % | |
|---|---|---|---|
| Ec | Ea | ||
| Фильтры грубой очистки | G1 | Ec < 65 | — |
| G2 | 65 ≤ Ec < 80 | — | |
| G3 | 80 ≤ Ec < 90 | — | |
| G4 | 90 ≤ Ec | — | |
| Фильтры тонкой очистки | F5* | — | 40≤ Ea < 60 |
| F6* | — | 60 ≤ Ea < 80 | |
| F7 | — | 80 ≤ Ea < 90 | |
| F8 | — | 90 ≤ Ес < 95 | |
| F9 | — | 95 ≤ Ea | |
| Обозначения: Ec—эффективность, определяемая по синтетической пыли весовым методом (по разности массовой концентрации частиц до и после фильтра); Ea—эффективность, определяемая по атмосферной пыли. *Классы фильтров F5 и F6, согласно стандарту EN779 с директивой EUROVENT 4/11 – 2011, соответствуют M5 и M6. | |||
Какие воздушные фильтры используются в Европе? Европейские нормы достаточно строги к качеству воздуха. Основной стандарт, регламентирующий чистоту воздуха в нежилых помещениях — EN 13779 (таблица 2). Он чётко устанавливает класс фильтра, необходимого для получения определённого качества воздуха в помещении. Классы фильтров определяются в соответствии с EN779 и новой директиве EUROVENT 4/11 – 2011. Так, в городской среде рекомендуется использовать молекулярные газовые фильтры, совместив их с фильтром частиц класса F7 или F9. Желательно использовать многоступенчатую очистку воздуха: на первой ступени — фильтры класса M5-F7, на второй — класса F7-F9. Вне зависимости от класса фильтра эффективность в процессе эксплуатации не должна опускаться ниже установленных значений.
Таблица 2. Использование фильтров по стандарту EN13779
| Качество наружного воздуха | Качество внутреннего воздуха | |||
|---|---|---|---|---|
| IDA 1 (высокое) | IDA 2 (среднее) | IDA 3 (умеренное) | IDA 4 (низкое) | |
| ODA 1 Сельская местность | F9 | F8 | F7 | M6 |
| ODA 2 Небольшие города | F7/F9 | M6/F8 | M5/F7 | M5/M6 |
| ODA 3 Центр города | F7/GF*/F9 | F7/GF*/F9 | M5/F7 | M5/M6 |
| GF* газовый фильтр | ||||
Отметим, что в большинстве городов, где уровень концентрации частиц считается нормальным, количество взвешенных частиц попадает в верхний диапазон (низкое качество) наружного воздуха, т.е. ODA 2 и ODA 3. Всемирная организация здравоохранения установила критерий среднегодового содержания твердых частиц РМ10 ниже 40 мкг/м 3. Эта цель еще не достигнута. Другими словами, большинство людей в Европе, проводят большую часть своего времени в районах, где наружный воздух должен быть классифицирован как ODA 2 и ODA 3. Нетрудно сделать вывод, что применение соответствующей фильтрации имеет решающее значение для здоровья.
Таблица 3. Уровень загрязнения наружного воздуха
| Категория | Загрязнитель* | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| CO2 (промилле) | CO (мг/м3) | NO2 (мг/м3) | SO2 (мг/м3) | PM10 (мг/м3) | |
| ODA 1. Сельские местности без значительных источников | 350 | <1 | 5-32 | <5 | <20 |
| ODA 2. Небольшие города | 400 | 1-3 | 15-40 | 5-15 | 10-30 |
| ODA 3. Центр города | 450 | 2-6 | 30-80 | 10-50 | 20-50 |
| * Текущую концентрацию в большинстве городов можно узнать через Интернет | |||||
Таблица 4. Классификация требуемого качества воздуха в помещении
| Категория | Качество воздуха в помещении | Уровень CO2 выше, чем в наружном воздухе (промилле) | Поступление наружного воздуха (м3/ч на 1 чел) |
|---|---|---|---|
| IDA 1 | Высокое | <400 | >54 |
| IDA 2 | Среднее | 400-600 | 36-54 |
| IDA 3 | Умеренное | 600-1000 | 22-36 |
| IDA 4 | Низкое | >1000 | <22 |
Прописаны в стандарте и условия замены фильтров. Срок службы фильтра первой ступени — не более 2 000 ч или 1 год, фильтры второй и последующей ступени служат дольше — 4 000 часов или 2 года. Такой же срок установлен для фильтров, работающих на вытяжке или в системе с рециркуляцией воздуха. Любой фильтр должен быть заменен при достижении допустимого перепада давления, рекомендованного поставщиком фильтров.
Имея в распоряжении такие рекомендации, подобрать фильтр для нужд предприятия или здания не так уж и сложно.
Энергоэффективность систем вентиляции: основные понятия и определения
Энергоэффективность на сегодняшний день стала одной из основных характеристик, учитываемых при выборе того или иного технического решения, касающегося практически любой сферы деятельности. Воздушная фильтрация – не исключение.
Данный аспект получил большой резонанс в Европе, где Директива ЕС 2010/31/EU, принятая Европарламентом 19 мая 2010 г и, вступает в полную силу, с 01 февраля 2012 г. Цель новой директивы—сокращение энергопотребления зданий в ЕС на 20% к 2020 году. Энергетические показатели новых зданий к 2020 году должны соответствовать значениям «зданий с нулевым потреблением энергии»; для зданий, которые принадлежат или заняты органами публичной власти, – к 2018 году.
Повышается значимость энергетических сертификатов зданий, расширяются требования по контролю за системами (включая вентиляцию и отопление).
С января 2012 года «Eurovent», Европейских комитет в области оборудования для вентиляции и кондиционирования воздуха, предписывает указывать не только класс фильтрации для каждого фильтра, но и класс его энергоэффективности (рис. 1). Шкала энергоэффективности практически идентична той, что можно увидеть на маркировке большинства электроприборов. Класс энергоэффективности обозначается буквами от A (самый высокий, минимальное энергопотребление) до G (низкий, высокое потребление энергии).
Для фильтров класс энергоэффективности определяется количеством энергии (в кВт*ч), которая потребуется вентилятору для того, чтобы «продуть» воздух сквозь фильтр. Это количество вычисляется, исходя из следующих значений:
- время работы: 1 год/6000 часов;
- воздушный поток—3400 м 3/ч;
- КПД вентилятора: 0,5;
- среднее падение давления Δp вычисляется по результатам испытаний по стандарту EN779 (подробнее об этом – в разделе, посвященном стоимости жизненного цикла воздушных фильтров).
Величины годового энергопотребления, определяющие класс энергоэффективности для каждого класса фильтрации, приведены в таблице 5.
Таблица 5. Энергоэффективность фильтров
| Filter class | G4 | M5 | M6 | F7 | F8 | F9 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| MTE | – | – | – | MTE≥35% | MTE≥55% | MTE≥70% |
| MG=350g ASHRAE | MM=250g ASHRAE | MF=100g ASHRAE | ||||
| A | 0–600 KWh | 0–650 KWh | 0–800 KWh | 0–1200 KWh | 0–1600 KWh | 0–2000 KWh |
| B | >600–700 KWh | >650–780 KWh | >800–950 KWh | >1200–1450 KWh | >1600–1950 KWh | >2000–2500 KWh |
| C | >700–800 KWh | >780–910 KWh | >950–1100 KWh | >1450–1700 KWh | >1950–2300 KWh | >2500–3000 KWh |
| D | >800–900 KWh | >910–1040 KWh | >1100–1250 KWh | >1700–1950 KWh | >2300–2650 KWh | >3000–3500 KWh |
| E | >900–1000 KWh | >1040–1170 KWh | >1250–1400 KWh | >1950–2200 KWh | >2650–3000 KWh | >3500–4000 KWh |
| F | >1000–1100 KWh | >1170–1300 KWh | >1400–1550 KWh | >2200–2450 KWh | >3000–3350 KWh | >4000–4500 KWh |
| G | >1100 KWh | >1300 KWh | >1550 KWh | >2450 KWh | >3350 KWh | >4500 KWh |
| Примечание: здесь MTE — минимальная эффективность фильтрации частиц 0,4 мкм; MG, MM, MF — пылеемкость фильтра. | ||||||
Рис. 1. Маркировка фильтра согласно стандарту Eurovent
Причины этого имеют характер как экономический (энергоносители постоянно дорожают, потребление энергии в мире увеличивается, что создает условия для энергодефицита, и, соответственно, еще большего увеличения стоимости энергии), так и экологический (производство электроэнергии, как правило, сопряжено с серьёзным ущербом, наносимым окружающей среде, углеродными выбросами, приводящими к парниковому эффекту).
По данным Fraunhofer Institute, годовое потребление электроэнергии вентиляционными системами Западной Европы составляет около 200000 ГВт*ч.
Разумеется, воздушный фильтр сам по себе не потребляет электроэнергию (если речь не идёт об экзотических устройствах, таких как ионный или фотокаталитический фильтры), энергию потребляет вентилятор, но его потребление тем больше, чем больше сопротивление фильтра (падение давления на фильтре).
Энергия – это количество проделанной работы. Единица измерения энергии – джоуль (Дж). 1Дж = 1Н * 1м.
Мощность – это количество совершенной работы за единицу времени. Единица измерения – ватт (Вт). 1Вт = 1Дж / 1c.
Формула для вычисления потребляемой мощности:
Если величину, полученную по этой формуле, умножить на количество часов и затем разделить на 1000, получим так называемое энергопотребление фильтра.
Нетрудно посчитать, что для фильтра, через который ежедневно по 12 часов в сутки проходит воздушный поток 0,9446 м 3/c, увеличение падения давления на один паскаль означает рост потребляемой мощности как минимум на 7 кВт*ч. Если взять европейские цены, получим: один паскаль падения давления равен 1 евро в год, потраченному на электроэнергию. В России цены на энергию стремятся к мировым, поэтому очень скоро формула 1Па=1€ будет справедлива и для нас.
Средняя величина падения давления на фильтре – величина, используемая в подсчётах, касающихся эффективности использования фильтров. Определяется по кривой, отражающей изменение падения давления в течение времени (рис. 2). Считать среднюю величину падения давления как среднее арифметическое начального и конечного значений падения давления на фильтре – НЕПРАВИЛЬНО!
Рис. 2. Средняя величина падения давления на фильтре
Стоимость жизненного цикла фильтра – все затраты, связанные с покупкой, установкой, эксплуатацией, демонтажем и утилизацией фильтра. Как видно из рисунка 3, обычно 70% стоимости жизненного цикла фильтра составляет энергопотребление.
Рис. 3. Стоимость жизненного цикла воздушного фильтра
Модернизация вентиляционных систем для повышения их энергоэффективности
Наименее затратный способ существенно снизить энергопотребление вентиляционной системы – использовать фильтры с меньшим начальным падением давления.
Падение давления на фильтре зависит от конструкции фильтра, размеров и типа фильтрующего материала. На рисунке 4 показан график падения давления фильтра с недостаточно продуманной конструкцией (синяя кривая) и фильтра с конструкцией, обеспечивающей меньшее падение давления (красная кривая).
Рис. 4 Падение давления на фильтрах разной конструкции
Для карманных фильтров оптимальной является конструкция с постепенно сужающимися карманами (рис. 5).
Рис. 5 Оптимальная конструкция карманного фильтра
Разумеется, говорить о снижении энергопотребления за счет использования фильтров с меньшей величиной падения давления имеет смысл, если в системе применен вентилятор с регулируемой скоростью, способный поддерживать постоянный воздушный поток, компенсируя потерю давления на фильтре увеличением подачи воздуха.
В том случае, если используются вентиляторы с постоянной скоростью, замена фильтра на другой, с меньшим падением давления, увеличит объем воздуха, проходящий через фильтр (воздушный поток), что, в свою очередь, потребует обеспечить охлаждение или нагрев приточного воздуха. Для того чтобы сберечь энергию в этом случае, следует уменьшить скорость вентилятора (заменить его вентилятором меньшей производительности по воздуху) в соответствии с уменьшившимся сопротивлением фильтра.
Применение моноблочных воздухоочистителей позволит также существенно сократить энергозатраты за счет того, что очищаемый внутренний воздух может продолжать циркулировать в помещении, где исчезает необходимость в обеспечении притока больших объемов холодного наружного воздуха, нуждающегося в дополнительном подогреве. Как результат – уменьшается потребление энергии. Эти устройства, укомплектованные самыми эффективными на сегодняшний день HEPA-фильтрами, используются для дополнительной очистки воздуха в помещениях, где уже имеется действующая система вентиляции. При этом обеспечивается повышение эффективности производства за счет снижения процента брака, возникающего из-за попадания пыли на сырье или оборудование. Кроме того, снижаются трудозатраты на уборку помещений (вполовину, как показывает практика) – чем меньше в воздухе частиц, тем меньше их оседает на поверхностях, оказывая влияние.
Использование очистителей воздуха также оздоровляет микроклимат. Загрязненный воздух может вызывать головную боль, приступы астмы, приводить респираторным заболеваниям, а улучшение самочувствия ведет к увеличению производительности труда.
Создание комфортного здорового климата в помещении при приемлемой стоимости установки и эксплуатации, является важной составляющей удовлетворения новых экологических требований.
Д. О. БУЛАВИН
Директор филиала АО «Камфил Интернэшнл АБ»,
г. Москва
Новости