靜電除塵技術在大型空調系統中的應用

王鑫磊

（北京首都機場動力能源有限公司 北京）

中央空調通風換氣方式有兩種，大空間建筑普遍使用全空氣系統，另一種是一般辦公室和酒店客房及醫院病房等采用的風機盤管和新風系統進行空氣置換的形式。若清潔不及時、不徹底，都會使管道中存留大量的塵土沙粒、碳類結晶物質，這些顆粒附著細菌、真菌、酵母菌等微生物，極易使人過敏或感染呼吸系統疾病。

一、中央空調系統污染原因

（1）城市空氣污染。近年來，華北地區多個城市長時間出現嚴重的霧霾天氣。室外的嚴重污染也造成了室內空氣顆粒物嚴重超標。

（2）空調通風系統內部污染。集中空調系統在長期運行中，由于忽視對空調系統內換熱盤管、風道等部件的清潔或清潔不徹底，造成通風系統的內部污染，空調系統將污染物隨送風直接帶入室內，使集中空調系統變為最大且危害最為嚴重的污染物傳播和擴散的媒介。

（3）中央空調系統凈化方式不完善。以往的空調系統往往只針對新風進行簡單的過濾，利用初效過濾網去除新風中較大的顆粒物，但對于氣態污染物和分子污染物的去除效果不明顯。過濾網容易堵塞不便更新，導致灰塵和致病菌聚集在過濾網上，隨處理后的空氣一起進入室內，造成室內空氣污染。部分空調機組雖然設計時采用了初、中效兩級過濾裝置，但由于系統運行過程中，過濾裝置風阻較大，造成能耗高、運行費用高，且影響送風量，使用單位往往將中效過濾系統拆除，以滿足送風需求。所以，大量的空調機組雖然設計了較為完備的過濾裝置，但在后期使用中無法達到設計要求。

二、實測分析

以某機場航站樓為測試對象，在航站樓內一較密閉的區域，對比分析空調機組在加裝靜電除塵器前后，室內空氣中可吸入顆粒物pm 2.5和pm 10等污染物的測量值。

1.測試對象

某航站樓國內行李分揀廳，建筑面積近5000 m2，南向北均勻分布7座行李分揀盤，空調系統采用全空氣低速送風方式，由4臺送風量60 000 m3/h空調機組對區域環境進行調節換氣。

原空調機組內只有初效過濾器，新風與回風混合后經初效過濾，與換熱盤管充分換熱后，由送風機將處理后的空氣送入室內。實測值顯示，初效過濾裝置對pm 10以下顆粒物幾乎沒起到凈化作用。簡單的初效過濾器不能有效去除較小粒徑的污染物，這些污染物直接附著在換熱盤管和送風風道內，極易造成二次污染，成為直接污染源。改造時，將原有4臺空調機組初效過濾器后加裝靜電除塵中高效過濾裝置，使室外新風與回風混合后經過初效過濾器，再經靜電除塵裝置送入室內。

2.測試方法

（1）檢測空調機組加裝靜電除塵裝置前后對機組運行的影響。比較空調機組改造前后送風機輸出功率、送風量和送風速度的變化以及送風溫度、相對濕度的變化。電功率采用鉗形電流表測量，送風量及風速采用AM4201風速計和微壓計，送風溫度和相對濕度采用溫濕度自記儀進行測量。

（2）送風區域現場含塵濃度測試。測試靜電除塵裝置啟動前和啟動后對現場環境pm 2.5和pm 10的濃度含量，進而計算出凈化效率。含塵率測試采用高精度手持式pm 2.5速測儀。由于測試區域面積較大，將整個測試區域按面積平均分為兩部分，每個測試區域設置5個梅花式分布測點，測點與墻間距應＞0.5 m，且避開通風口。采樣點的高度與人的呼吸帶高度一致，保持在1～1.5 m。為了更為全面反映和分析室內空氣品質，測試室內參數時同時測取室外空氣質量參數。

3.測試結果與分析

（1）機組運行參數分析。表1為4臺空調機組改造前后對機組運行參數的影響及變化量，表2為改造前后對空調送風舒適度的參數變化量。

由表1和表2的測試結果可以看出，原有的4臺空調機組加裝靜電除塵裝置后，在相同工況下實測改造前后空調機組的各項運行參數均未發生較大變化，空調機組的運行參數和送風質量均未受到改造施工的影響。

表1 空調機組改造前后運行參數

表2 空調機組改造前后送風參數

（2）靜電除塵裝置過濾效果測試。選用pm 2.5和pm 10反應現場粉塵顆粒物的含量，測試空調機組送風現場環境顆粒物。將顆粒物測試實驗分為三組進行，在不同條件下測試除塵效果。測試期間，空調機組均為工頻50 Hz運行，新風閥開度100%。

第一組：在所有靜電除塵裝置開啟24 h內，對現場pm 2.5和PM 10進行測試并記錄測試結果。結束測試后，關閉所有靜電除塵裝置1 h后，重復現場pm 2.5和pm 10的測試并記錄測試結果，測試數據如表3所示。

表3 送風現場環境實測pm 2.5和pm 10濃度

由圖1和2可以看出，開啟和關閉靜電除塵裝置前后，封閉環境內10個測點的pm 2.5和pm 10均有顯著的提高，10個測點pm 2.5的平均上升率為26.3%，pm 10的平均上升率是26.8%；

圖1 現場pm2.5濃度變化圖

第二組：在所有靜電除塵裝置未開啟情況下進行測試。測試完畢后，開啟所有靜電除塵裝置運行24 h后重復現場測試工作并記錄測試結果，各測試期間現場環境情況如表4所示。

由圖3和圖4可以看出，在測試區域靜電除塵未開啟情況下，10個測點pm 2.5和pm 10的平均值分別為43.4 μg/m3和 48.8 μg/m3， 當天室外實測平均 pm 2.5和 pm 10濃度為 54 μg/m3和60 μg/m3。開啟靜電除塵裝置后，空調機組充分運行 24 h后，10個測點PM2.5和PM10的平均值分別為20.8 μg/m3和 23 μg/m3， 且測試期間室外實測 pm 2.5 和 pm 10 平均值為 54 μg/m3和 65 μg/m3，室外粉塵顆粒濃度大于之前測試時室外濃度，靜電除塵裝置對粉塵顆粒物pm 2.5和pm 10的平均凈化效率分別達到了51.3%和52.2%，改造后的空調機組空氣凈化裝置對pm 10的除塵效果略高于對pm 2.5的除塵效果。

圖2 現場pm10濃度變化圖

圖4 現場pm 10濃度變化圖

表4 送風現場環境實測pm 2.5和pm 10濃度

圖3 現場pm 2.5濃度變化圖

第三組：測試過程在空調機箱內完成。分別測試空調機組在不同風量情況下，靜電除塵裝置的凈化效果，測試結果如表5所示。

由表5可以看出，，兩臺改造后的空調機組在不同風量下，靜電除塵裝置的凈化效率趨勢一致。在風閥開度為50%，機箱內風速為2～3 m情況下，凈化效率最高，pm 10凈化效率達到 66.1%和61.5%，pm 2.5的凈化效率達到48.3%和53.3%；機箱內風速較快或較慢都會影響靜電除塵裝置的凈化效果；在風速為1～2m情況下，pm 2.5和pm 10的平均凈化效率分別達到34.4%和55.3%，在風速為3 m以上時，PM 2.5和PM 10的平均凈化效率分別達到34%和56.2%。

三、結語

（1）空調機組加裝靜電除塵裝置后，在不影響機組運行及送風舒適度情況下，有效提升了空調機組的凈化過濾效果。

（2）改造后空調機組的空氣凈化裝置對pm 2.5和pm 10的凈化效果分別達到了51.3%和52.2%。

（3）過風速度2～3 m時，靜電除塵的凈化效果最為理想，pm 2.5和pm 10的除塵效率分別為50.8%和63.8%；

（4）影響靜電除塵裝置凈化效率的兩個重要因素是：受機箱內空間限制，改造后的機箱內過風截面積有所減小，造成瞬時風速變大，對過濾效果影響極大；測試空調系統送風區域較大，風道風口多，風道內長期積累的灰塵及污染物對測試結果有一定的影響。

（5）在相同過濾效果要求下，靜電除塵裝置的風阻更小，終阻力僅為傳統同級濾網終阻力的1/10，降低能耗；靜電除塵裝置可以反復清洗使用，清洗周期在2～3個月，可降低物料成本和人工成本。

（6）建議對空調機組機箱內、風閥、換熱盤管等容易積塵且滋生細菌的部件進行定期清洗和除菌作業，定期對通風風道進行清洗以提高空調機組的送風舒適度和潔凈度，提高空氣處理質量。

表5 空調機組內實測pm 2.5和pm 10濃度