基于集中式空调系统空气过滤器净化PM2.5的试验研究

作     者：周刘轲 

作者单位：东华大学 

学位级别：硕士

导师姓名：沈恒根

授予年度：2015年

学科分类：08[工学] 081404[工学-供热、供燃气、通风及空调工程] 0814[工学-土木工程] 

主      题：PM2.5 空气净化 过滤材料 空气过滤器 过滤性能 

摘      要：目前集中式空调系统大多采用初、中效过滤器来净化室外含尘气体,但对PM2.5的净化效果不明显。要改善室内环境空气质量就要提高空气过滤器对PM2.5的过滤效率,传统的做法是增加过滤组件,但是这种做法会增加系统的阻力。因此,有必要在传统过滤器的基础上研究高效低阻大容尘量的过滤器,从而实现以较低的能耗投入,保障更好的室内环境。因此,本课题从空气过滤器用滤料和装置的设计入手,展开低阻高效过滤装置的研究。首先,调研了上海市2013～2015年环境空气质量状况,并对上海市某图书馆阅览室、空调机房室内外PM2.5进行了实时监测,结果表明:2013～2015年PM2.5、PM10.0年均值均未达到环境空气质量标准二级浓度限值的要求;空调系统对PM2.5的过滤效率较低,有必要提高空气过滤器对PM2.5的过滤效率。建立关于空气过滤器应用于室内空气净化模型,对室内颗粒物浓度的变化规律进行推导,得到空调房间室内颗粒物浓度瞬时表达式和稳定表达式。并分析过滤器效率、室外PM2.5浓度、室内初始PM2.5浓度、新风比对室内PM2.5浓度的影响,为实际工程中过滤器的选择提供了一定的理论指导。然后,通过试验对比分析常用空气过滤材料与驻极体滤料的过滤特性及驻极体滤料长期在实际环境中不同风速下的过滤效率随时间的变化情况,结果表明:驻极体滤料具有高效、低阻、容尘量大的特性,在不同风速下对PM2.5均具有较高的空气品质因数;经异丙醇处理后的驻极体在粗效滤料额定风速下对PM2.5的品质因数较粗效滤料差,而在中效、高中效、亚高效滤料额定风速下对PM2.5的品质因数较优。随着驻极体在实际环境中的运行,过滤效率有所下降,但在实际工程中还是可以应用的。在对过滤材料研究的基础上,本课题进一步测试分析了驻极体袋式、驻极体箱式过滤器与高中效过滤器F7的过滤性能,实验结果表明:驻极体箱式过滤器、袋式过滤器完全能够满足标准中对亚高效过滤器额定风速下过滤阻力及过滤效率的限值;驻极体袋式空气过滤器的性能要优于高中效过滤器F7的性能。最后,设计了具有梯度滤料结构的高效低阻复合空气过滤器,解决了现有过滤器效率低、阻力高、容尘量小及过滤器两级串联带来的设备空间问题。