CN111457551A - 一种空气过滤器净化处理能力的计算方法和系统 - Google Patents

一种空气过滤器净化处理能力的计算方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种空气过滤器净化处理能力的计算方法，通过空气质量探测器实时监测室外颗粒物PM2.5和PM10浓度，并将数据传输给智能集控器，通过智能集控器实时检测安装有空气过滤器的新风机的运行时间和新风量，智能集控器根据室外颗粒物PM2.5和PM10浓度、运行新风量、运行时间、过滤效率自动计算颗粒物累积净化量，空气过滤器的累积净化量/容尘量和空气过滤器剩余净化处理能力的综合评价。本发明还提供了一种空气过滤器净化处理能力的计算系统。本发明的有益效果是：可动态、精准计算空气过滤器的净化处理能力，便于准确、及时掌握空气过滤器的净化处理能力，确保室内净化新风的效果。

Description

一种空气过滤器净化处理能力的计算方法和系统
技术领域
本发明涉及空气过滤器，尤其涉及一种空气过滤器净化处理能力的计算方法和系统。
背景技术
目前，空气过滤器净化处理能力的计算方法主要是根据空气过滤器的容尘量和运行新风量来计算空气过滤器的净化处理能力，不仅忽视了室外空气质量是动态变化的，而累积净化量却是与室外空气质量的颗粒物(主要是PM2.5和PM10)是紧密正相关的，而且也忽视了过滤效率、系统风速不均匀性偏差系数、PM2.5/PM10浓度稳定性偏差系数对空气过滤器的处理能力的影响，导致以上方法计算空气过滤器的净化处理能力的实际误差非常大。容易出现以下情况：一、空气过滤器已经严重超过净化处理能力，对室内空气已经形成二次污染；二、空气过滤器还有很强净化处理能力，还可以继续使用，这种情况下换掉会形成过滤耗材的浪费。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种空气过滤器净化处理能力的计算方法和系统。
本发明提供了一种空气过滤器净化处理能力的计算方法，将空气质量探测器通过无线或者有线与智能集控器相连，将安装有空气过滤器的新风机通过有线或者无线与智能集控器相连，通过空气质量探测器实时监测室外颗粒物PM2.5和PM10浓度，并将数据传输给智能集控器，通过智能集控器实时检测空气过滤器的运行时间和新风量，智能集控器根据室外颗粒物 PM2.5和PM10浓度、新风量、运行时间、过滤效率自动计算颗粒物累积净化量，空气过滤器的累积净化量/容尘量和空气过滤器的净化处理能力的综合评价，智能集控器通过路由器将采集和计算的数据传输给云服务器，云服务器与手机APP之间通讯，云服务器通过手机APP将数据推送给用户，以提醒用户是否需要更换空气过滤器。
作为本发明的进一步改进，包括以下步骤：
S1、确定空气过滤器累积净化量/容尘量的比值范围和分级；
S2、根据空气过滤器累积净化量/容尘量的比值范围和分级给出空气过滤器剩余处理能力；
S3、空气质量探测器实时采集室外空气质量参数PM2.5和PM10，并将数据传输给智能集控器，智能集控显示的PM2.5和PM10浓度；
S4、智能集控器实时控制和监测新风机的状态，包括空气过滤器的运行风量和运行时间；
S5、智能集控器根据室外空气质量参数PM2.5和PM10、空气过滤器的运行风量、运行时间、净化效率、系统PM2.5浓度不均匀性、系统风速不均匀性和空气过滤器的容尘量，计算出累积净化量、累积净化量/容尘量、等级和空气过滤器剩余处理能力，并通过声、光提醒用户空气过滤器剩余处理能力和建议更换时间；
S6、智能集控器将采集和计算的数据输出给云服务器，后台软件集中监测多台空气过滤器的状态；
S7、云服务器与手机APP之间通讯，手机APP能收到室外空气质量参数 PM2.5和PM10、空气过滤器的运行风量、运行时间和空气过滤器的容尘量，累积净化量、累积净化量/容尘量、空气过滤器的剩余处理能力和等级，并提醒用户空气过滤器的建议更换时间。
作为本发明的进一步改进，容尘量M：在额定风量下，空气过滤器达到终阻力时所捕集的标准人工尘总质量，单位为：mg；
细颗粒CPM2.5：空气动力学当量直径小于等于2.5μm的颗粒物，单位为：μg/m3。；
可吸入颗粒CPM10：空气动力学当量直径小于等于10μm的颗粒物，单位为：μg/m3；
新风量Q：单位：m3/h；
运行时间T：单位：h；
净化效率E：空气过滤器在额定风量下，对空气污染物的一次通过去除能力，即空气过滤器入口、出口空气中污染物浓度之差与入口空气中污染物浓度之比；
颗粒物累积净化量CCM：是指空气过滤器在不同工作状态下，针对目标污染物如颗粒物的累积净化能力的参数。单位为：mg；
CCM/M＝PM2.5/PM10浓度稳定性偏差系数*系统风速不均匀性偏差系数* (CPM2.5,+CPM10)*Q*T*E/1000*M。
本发明还提供了一种空气过滤器净化处理能力的计算系统，用于实现如上述中任一项所述的空气过滤器净化处理能力的计算方法。
本发明的有益效果是：通过上述方案，可动态、精准计算空气过滤器的净化处理能力，便于准确、及时掌握空气过滤器的净化处理能力，确保室内净化新风的效果，提高室内空气的品质，避免室内空气质量因为空气过滤器不及时更换而造成室内空气二次污染。
附图说明
图1是本发明一种空气过滤器净化处理能力的计算系统的示意图。
图2是风速和PM2.5浓度均匀性测点布置图。
具体实施方式
下面结合附图说明及具体实施方式对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种空气过滤器净化处理能力的计算系统，包括空气质量探测器101、智能集控器102、安装有空气过滤器的新风机103、云服务器104和手机APP105，其中空气质量探测器101通过无线或者有线与智能集控器102相连，安装有空气过滤器的新风机103通过有线或者无线与智能集控器102相连，智能集控器102与云服务器104之间通讯，智能集控器102通过路由器将采集和计算的数据传输给云服务器104，云服务器104 与手机APP105之间通讯，空气过滤器又称新风耗材或者过滤耗材。
一种基于上述系统的空气过滤器净化处理能力的计算方法，新风机通过有线或者无线与智能集控器102相连，空气质量探测器101实时监测室外颗粒物PM2.5和PM10浓度，并将数据传输给智能集控器102，智能集控器102实时检测新风机103的运行时间和新风量，智能集控器102根据室外颗粒物PM2.5和PM10浓度、新风量、运行时间、过滤效率等自动计算颗粒物累积净化量，累积净化量/空气过滤器的容尘量的比值和新风机的处理能力的综合评价，智能集控器102通过路由器将采集和计算的数据传输给云服务器104，云服务器104与手机APP105之间通讯，云服务器104通过手机APP105将数据推送给用户，以提醒用户是否需要更换新风耗材。
上述计算方法的具体过程如下：
S1、确定空气过滤器累积净化量/容尘量的比值范围和分级；
S2、根据空气过滤器累积净化量/容尘量的比值范围和分级给出空气过滤器剩余处理能力；
S3、空气质量探测器实时采集室外空气质量参数PM2.5和PM10，并将数据传输给智能集控器，智能集控显示的PM2.5和PM10浓度；
S4、智能集控器实时控制和监测空气过滤器的状态，包括空气过滤器的运行风量和运行时间；
S5、智能集控器根据室外空气质量参数PM2.5和PM10、空气过滤器的运行风量、运行时间、净化效率、系统PM2.5浓度不均匀性、系统风速不均匀性和空气过滤器的容尘量，计算出累积净化量、累积净化量/容尘量、等级和空气过滤器剩余处理能力，并通过声、光提醒用户空气过滤器剩余处理能力和建议更换时间；
S6、智能集控器将采集和计算的数据输出给云服务器，后台软件集中监测多台空气过滤器的状态；
S7、云服务器与手机APP之间通讯，手机APP能收到室外空气质量参数 PM2.5和PM10、空气过滤器的运行风量、运行时间和空气过滤器的容尘量，累积净化量、累积净化量/容尘量、空气过滤器的剩余处理能力和等级，并提醒用户空气过滤器的建议更换时间。
S8、方法结束。
容尘量(M)：在额定风量下，空气净化装置达到终阻力时所捕集的标准人工尘总质量，单位为：mg。
细颗粒(CPM2.5,)：空气动力学当量直径小于等于2.5μm的颗粒物，单位为：μg/m3。
可吸入颗粒(CPM10)：空气动力学当量直径小于等于10μm的颗粒物，单位为：μg/m3。
新风量Q：单位：m3/h。
运行时间(T)：单位：h。
净化效率(E)：空气净化装置在额定风量下，对空气污染物的一次通过去除能力。即空气净化装置入口、出口空气中污染物浓度之差与入口空气中污染物浓度之比。
PM2.5/PM10浓度稳定性偏差系数:参考实验结论，单位：％。
系统风速不均匀性偏差系数:参考实验结论，单位：％。
颗粒物累积净化量CCM：是指空气过滤器在不同工作状态下，针对目标污染物如颗粒物的累积净化能力的参数。单位为：mg；
CCM/M＝PM2.5/PM10浓度稳定性偏差系数*系统风速不均匀性偏差系数* (CPM2.5,+CPM10)*Q*T*E/1000*M。
CCM/M比值：空气过滤器四级提示如表1所示。
表1
Figure RE-GDA0002501301560000051
CCM值由于涉及到颗粒物累积净化量，因此此数值的高低和空气过滤器的使用寿命长短是成反比的。也就是说数值越高，空气净化器滤网耗材的使用寿命越短。
GB/T14925-2008《空气过滤器》对于过滤器的分级要求
Figure RE-GDA0002501301560000052
Figure RE-GDA0002501301560000061
新风机一次通过净化效率检测结果如下：
新风机通常有单通道和双通道两种形式，双通道新风机净化设备主要安装在新风系统中，因此检测主要针对新风系统的净化效果。共检测新风机40台次，新风机PM2.5一次通过净化效率检测结果见表5，分布比例见表6。效率超过90.0％的产品数占80.0％，效率超过70.0％的产品数占90.0％，效率超过50％样品数占95.0％，效率小于50％样品数占5.0％。
表5新风机PM2.5/PM10一次通过净化效率检测结果
Figure RE-GDA0002501301560000062
Figure RE-GDA0002501301560000071
表6净化效率分布比例
Figure RE-GDA0002501301560000072
Figure RE-GDA0002501301560000081
系统PM2.5浓度不均匀性测试如下：
对国内2套(7#和8#)测试空气净化装置用空气动力学实验台的PM2.5浓度不均匀性进行了测试。开启KCl固态气溶胶发生器，依据图2所示9 个点的位置，在被测样机安装断面测量系统PM2.5浓度的不均匀性。不同风量下PM2.5浓度不均匀性结果见表15-16，可以看出，在不同风量下，系统 PM2.5浓度不均匀性的偏差系数均小于12％。同时参考EN 779-2012和ASHRAE 52.2-2012中均要求试验台气溶胶浓度(数量浓度)不均匀性<15％，因此《通风系统用空气净化装置》测试方法中规定PM2.5浓度不均匀性应≤15％。
表15 7#空气动力学实验台不同风量下系统PM2.5浓度不均匀性测试结果
风量(m<sup>3</sup>/h) PM<sub>2.5</sub>浓度不均匀性偏差系数(％)
500 7.0
1500 9.0
2500 8.7
表16 8#空气动力学实验台不同风量下系统PM2.5浓度不均匀性测试结果
风量(m<sup>3</sup>/h) PM<sub>2.5</sub>浓度不均匀性偏差系数(％)
500 9.8
2500 11.2
5000 11.4
系统PM2.5浓度稳定性测试如下：
对国内3套(1#、8#和9#)测试空气净化装置用空气动力学实验台的PM2.5浓度稳定性进行了测试。在不同的风量下，调节KCl固态气溶胶发生器，待稳定后，在风道系统上游采样处连续测试30个PM2.5浓度数据，得到PM2.5浓度稳定性测试结果如表17-19所示，可见不同风量调件下实验台系统PM2.5浓度稳定性偏差系数<7％。同时考虑到气溶胶发生的波动性以及系统风速的波动性等因素的影响，以及参照GB/T 14295-2008中要求试验台气溶胶计数浓度的波动应<10％，因此《通风系统用空气净化装置》测试方法中规定PM2.5浓度波动性应≤10％。
表17 1#空气动力学实验台不同风量下系统PM2.5浓度稳定性测试结果
风量(m<sup>3</sup>/h) PM<sub>2.5</sub>浓度稳定性偏差系数(％)
340 4.5
800 5.6
3400 3.2
表18 8#空气动力学实验台不同风量下系统PM2.5浓度稳定性测试结果
风量(m<sup>3</sup>/h) PM<sub>2.5</sub>浓度稳定性偏差系数(％)
500 6.2
2500 4.4
5000 3.0
表19 9#空气动力学实验台不同风量下系统PM2.5浓度稳定性测试结果
风量(m<sup>3</sup>/h) PM<sub>2.5</sub>浓度稳定性偏差系数(％)
500 3.0
900 2.8
1400 2.0
2400 3.7
系统风速不均匀性测试如下：
对国内6套(1#-6#)测试空气净化装置用空气动力学实验台样品安装断面风速不均匀性进行测试，测试布点采用9点法如图2所示。不同风量下风速不均匀性测试结果如表9-14所示。可以看出，不同检测台各风量下系统风速不均匀性的偏差系数均小于10％。
同时参考GB/T 14295-2008、EN 779-2012和ASHRAE 52.2-2012中关于风速不均匀性的要求，《通风系统用空气净化装置》测试方法中规定系统风速不均匀性应≤10％。
表9 1#空气动力学实验台不同风量下系统风速不均匀性测试结果
Figure RE-GDA0002501301560000091
Figure RE-GDA0002501301560000101
表10 2#空气动力学实验台不同风量下系统风速不均匀性测试结果
Figure RE-GDA0002501301560000102
Figure RE-GDA0002501301560000111
表11 3#空气动力学实验台不同风量下系统风速不均匀性测试结果
Figure RE-GDA0002501301560000112
表12 4#空气动力学实验台不同风量下系统风速不均匀性测试结果
Figure RE-GDA0002501301560000113
Figure RE-GDA0002501301560000121
表13 5#空气动力学实验台不同风量下系统风速不均匀性测试结果
Figure RE-GDA0002501301560000122
表14空气动力学实验台不同风量下系统风速不均匀性测试结果
Figure RE-GDA0002501301560000123
Figure RE-GDA0002501301560000131
本发明提供的一种空气过滤器净化处理能力的计算方法和系统，具有以下优点：
1、提高净化新风耗材的使用率，减少浪费；
2、避免室内空气二次污染。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种空气过滤器净化处理能力的计算方法，其特征在于：将空气质量探测器通过无线或者有线与智能集控器相连，将安装有空气过滤器的新风机通过有线或者无线与智能集控器相连，通过空气质量探测器实时监测室外颗粒物PM2.5和PM10浓度，并将数据传输给智能集控器，通过智能集控器实时检测空气过滤器的运行时间和新风量，智能集控器根据室外颗粒物PM2.5和PM10浓度、运行新风量、运行时间、过滤效率自动计算颗粒物累积净化量，空气过滤器的累积净化量/容尘量和空气过滤器的净化处理能力的综合评价，智能集控器通过路由器将采集和计算的数据传输给云服务器，云服务器与手机APP之间通讯，云服务器通过手机APP将数据推送给用户，以提醒用户是否需要更换空气过滤器。
2.根据权利要求1所述的空气过滤器净化处理能力的计算方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、确定空气过滤器累积净化量/容尘量的比值范围和分级；
S2、根据空气过滤器累积净化量/容尘量的比值范围和分级给出空气过滤器剩余处理能力；
S3、空气质量探测器实时采集室外空气质量参数PM2.5和PM10，并将数据传输给智能集控器，智能集控显示的PM2.5和PM10浓度；
S4、智能集控器实时控制和监测新风机的状态，包括空气过滤器的运行风量和运行时间；
S5、智能集控器根据室外空气质量参数PM2.5和PM10、空气过滤器的运行风量、运行时间、净化效率、系统PM2.5浓度不均匀性、系统风速不均匀性和空气过滤器的容尘量，计算出累积净化量、累积净化量/容尘量、等级和空气过滤器剩余处理能力，并通过声、光提醒用户空气过滤器剩余处理能力和建议更换时间；
S6、智能集控器将采集和计算的数据输出给云服务器，后台软件集中监测多台新风机的状态；
S7、云服务器与手机APP之间通讯，手机APP能收到室外空气质量参数PM2.5和PM10、空气过滤器的运行风量、运行时间和空气过滤器的容尘量，累积净化量、累积净化量/容尘量、空气过滤器的剩余处理能力和等级，并提醒用户空气过滤器的建议更换时间。
3.根据权利要求1所述的空气过滤器净化处理能力的计算方法，其特征在于：
容尘量M：在额定风量下，空气过滤器达到终阻力时所捕集的标准人工尘总质量，单位为：mg；
细颗粒CPM2.5：空气动力学当量直径小于等于2.5μm的颗粒物，单位为：μg/m3。；
可吸入颗粒CPM10：空气动力学当量直径小于等于10μm的颗粒物，单位为：μg/m3；
新风量Q：单位：m3/h；
运行时间T：单位：h；
净化效率E：空气过滤器在额定风量下，对空气污染物的一次通过去除能力，即空气过滤器入口、出口空气中污染物浓度之差与入口空气中污染物浓度之比；
颗粒物累积净化量CCM：是指空气过滤器在不同工作状态下，针对目标污染物如颗粒物的累积净化能力的参数。单位为：mg；
CCM/M＝PM2.5/PM10浓度稳定性偏差系数*系统风速不均匀性偏差系数*(CPM2.5,+CPM10)*Q*T*E/1000*M。
4.一种空气过滤器净化处理能力的计算系统，其特征在于：用于实现如权利要求1至3中任一项所述的空气过滤器净化处理能力的计算方法。
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