知识干货 | 科德宝：空气过滤器能效分级

风机是作为克服空气处理单元中主要部件（如加湿器、冷凝管、加热盘管和空气过滤器等）的阻力（全压头）而提供动能的，也就是说，风机提供的能量绝大部分是被其全压头所消耗掉的。而空气过滤器的阻力（压差值）约占到了风机全压头的50％²。所以，在HVAC系统中，空气过滤器的能耗不容忽视。

风机是作为克服空气处理单元中主要部件（如加湿器、冷凝管、加热盘管和空气过滤器 等）的阻力（全压头）而提供动能的，也就是说，风机提供的能量绝大部分是被其全压头所 消耗掉的。而空气过滤器的阻力（压差值）约占到了风机全压头的50％²。所以，在HVAC系统中，空气过滤器的能耗不容忽视。

涂装车间是汽车主机厂四大车间中公认的耗能大户——国内奇瑞公司涂装车间的耗能比例占到全厂的60％左右；即使号称世界首个“绿色涂装车间”的美国BMW Manufacturing Co. 的涂装车间能耗也占到全厂的50％⁴。其中喷漆室、烘干室为能耗的主要设备，在电力方面分别占到42％和6.8%，在热能方面占到49.7%和27.3%，两者的CO₂排放量占CO₂总排放量的64.8%⁵。

随着轿车市场竞争的日益加剧，提高质量、降低成本是适应市场竞争的重要手段。涂装 成本占整车制造成本中可控制成本的比例较大，降低涂装制造成本已成为各大厂商成本控制的重点。由于动能成本一般占到整个涂装制造成本（不含设备和厂房折旧）的25%左右，所以降低涂装中的动能成本是一条行之有效的途径。全球各大汽车制造厂商已从各个方面、各个环（细）节采取成本控制措施，如奇瑞公司就是从涂装工艺、涂装材料、涂装设备等进行的⁶。

欧洲通风协会也对空气过滤器的生命周期成本进行了分析，这里的LCC定义如下：

空气过滤器的整个LLC分析表明：空气过滤器的投资费用仅占 4.5%，维护/更换费用占14％、处理费用仅占0.5％，而能耗占到了81%⁷！

空调箱中过滤器的阻力（压差值）变化趋势一般是：使用新过滤器后压差值刚开始时是缓慢上升的，随着运行时间的增长，过滤器捕集了大量的灰尘，其压差值快速上升直到达到 其终压差值。而风机（一般为调速风机）为了克服空气过滤器的不断增加的阻力，其功率也将持续增大，相应的能耗也将增大。而其耗电量可以表征为风量、平均压差值、风机效率和运行时间的函数：

空气过滤器能效分级系统是基于过滤器过滤效率和平均压差值基础上的，其中的过滤效率可采用现有的EN779标准中的分级，而平均压差值是如式[2]所示随运行时间变化的，不易确定。这时就需要建立一种模拟测试方法，这种方法要能体现出空气过滤器在实际使用过程中 随着不断捕集环境空气中的大气尘使得其压差值上升的趋势。

通过比较在德国不同地区（包括西北部的鲁尔工业区、西南部的BASF附近的工农业集中区等）长达近2年的不同级别空气过滤器使用状况及在试验室EN779试验台的大量测试结果， 德国科德宝过滤技术公司得到了一个结论：实际中捕集了800g大气尘的空气过滤器压差值变化趋势与在EN779试验台测试中 3400m³/h风量下采用AC细灰（ISO A2灰）测试尘（而不是 标准测试程序中要求的ASHREA测试尘）测试容尘量达到800g时的空气过滤器的压差值变化趋势相吻合！而德国联邦环保部公布的德国大气环境中细灰尘的平均浓度为40µg/m³，据此，一个空气过滤器在3400m³/h风量下正常运行1年（以250天计，约6000小时）所容纳的灰 尘量也恰好约800g！

由此，使用AC细灰（ISO A2灰）、容尘量800g便可用于过滤器能效分级系统所要建立 的模拟测试方法中。而式[2]的平均压差值就可表达如下：

图2至图4分别是对三种过滤级别的袋式和盒式过滤器在不同测试条件下——实际使用中捕集的大气尘、在试验室采用ASHREA测试尘、AC细灰测试尘的测试统计结果⁸。

这样，用于定量反映空气过滤器能效分级的关键能效数（key eergy performance number） 被定义如下式：

[4]式表明：关键能效数kep值越大，说明过滤器是在额定风量下节能的运行，这反映在当过滤器效率给定时，其压差值很低。所以，可用kep值来对过滤器的能效分级。这里，定义了五个等级（如表1）：1级表示过滤器在运行期间能耗最低；5级表示能耗最高。

图2所示的能效分级图则更清楚地表达关键能效数、平均压差值、能耗量和过滤器效率（级别）的关系。图中的年能耗量是根据式[1]计算的。

由图中可以看出，低级别的过滤器对于一个较小的平均压差值变动（如20Pa）所产生的影响效应将远远大于高级别过滤器的。 如当一个F5级别（效率50%）过滤器平均压差值从50Pa上升到70Pa时，其能效级将从1级变为4级，其年能耗量将增加约40％；而对于过滤·级别越高的过滤器，这种影响则很小，也就是说，对于高过滤级别的过滤器，能效分级对其允许的平均压差值可变范围较广。

另外，这张能效分级图也把过滤器的实际过滤效率完全考虑进来。即使相同级别的过滤器（如对0.4µm气溶胶颗粒的计数效率在 60%－80％范围内的F7过滤器），由于各个过滤器的实际平均效率值不同，它们的能效分级也不同；同时，平均压差值变动所产生的影响效应有很大的差别。

所以，由德国科德宝过滤技术公司开发的空气过滤器能效分级系统对于用户选择既能保证工作场所的空气洁净度，又能节能而大大减少制造成本的合适的过滤器产品提供了简便的方法。

*: 作为第二级过滤器使用，风量以3400m³/h计。

划分结果表明：科德宝公司过滤级别从G3到F9的所有空气过滤器的能效级别为1－2级，都属于能效比较高的过滤器。这与这些过滤器的滤料选用、结构设计特点及过滤器制造工艺是紧密相关的。

2006年9月在英国一家果品冷库两个相同的带回风系统的空气处理单元（风量都是93600m³/h）进行了对比试验：其中一个采用其它厂商的G4 板式过滤器+F5 袋式过滤器；另一个采用科德宝公司建议的只采用一级F5过滤器（型号F50）。同时在现场的电源控制柜中装 配能源监视装置（见图3）采集风机（将可调频的变速风机调至最大风量）的用电量。整个对 比试验期间的压差值记录如图4所示。试验结果显示：在测试的一个月中，F50过滤器压差值很小且变化幅度不大，而另一个AHU中的G4+F5过滤器的压差值变化很大；由此使用F50过滤器的AHU风机的耗电量比另一AHU的风机节省了14.5%⁹!

能源成本在整个暖通系统的空气处理单元生命周期成本中占到80％左右，其中约50％是被风机消耗的，而空气过滤器的能耗值又约占了风机能耗的50％。涂装车间作为汽车厂使用大量空气处理单元和空气过滤器的能耗大户，为大大减少涂装制造成本而选择既能保证工作场所的空气洁净度、又能节能的合适过滤器产品就成为一个新的突破口！

为了使用户能有效地选择合适的过滤器产品，德国科德宝过滤技术公司经过长期研究试验，在考虑各方面因素的基础上开发出了一套简便实用的空气过滤器能效分级系统。通过此能效分级系统，客户可以通过比较而选择出高能效的过滤器，从而有效地控制能源消耗，为自身带来实实在在的利益！