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汽車噴漆表面涂裝過(guò)程中使用的空氣過(guò)濾器的能耗量巨大且常被忽視。節(jié)約空氣過(guò)濾器的能耗可作為控制涂裝制造成本的新思路和突破口！

1、汽車噴漆表面涂裝過(guò)程能耗現(xiàn)狀

　　隨著表面涂裝市場(chǎng)（尤其是轎車市場(chǎng)）競(jìng)爭(zhēng)的日益加劇，提高質(zhì)量、降低成本是適應(yīng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的重要手段。涂裝成本占整車制造成本中可控制成本的比例較大，已成為各大廠商成本控制的重點(diǎn)。而由于動(dòng)能成本一般占到整個(gè)涂裝制造成本（不含設(shè)備和廠房折舊）的25%左右，所以降低涂裝中的動(dòng)能成本是一條行之有效的途徑。

　　根據(jù)表面涂裝工藝相關(guān)的潔凈度要求，必須有足夠的空調(diào)箱（Air HandlingUnit）凈化大量的外界空氣為涂裝工作區(qū)域（如噴漆室、潔凈間和烘干爐）提供潔凈的空氣，這就需要大量的空氣過(guò)濾器。以汽車廠四大車間中公認(rèn)的耗能大戶涂裝車間為例：國(guó)內(nèi)奇瑞公司涂裝車間的耗能比例占到全廠的60％左右；即使號(hào)稱世界首個(gè)“綠色涂裝車間”的美國(guó)BMWManufacturing Co.涂裝車間耗能也占到全廠的50％。其中噴漆室、烘干爐是涂裝車間主要的耗能裝置，在電力方面分別占到42％和6.8%，在熱能方面占到49.7%和27.3%。

　　圖1是歐洲通風(fēng)協(xié)會(huì)（EUROVENT）對(duì)連續(xù)運(yùn)行的空調(diào)箱進(jìn)行的生命周期成本（Life Cycle Cost）分析的結(jié)果。結(jié)果顯示：能源成本在整個(gè)空調(diào)箱的生命周期成本中占到80％左右，其中約50％是被風(fēng)機(jī)消耗的。

　　圖1空氣處理單元生命周期成本

　　風(fēng)機(jī)是作為克服空調(diào)箱中主要部件（如加濕器、冷凝盤管、換熱器和空氣過(guò)濾器等）的阻力而提供能量的，也就是說(shuō)，風(fēng)機(jī)提供的能量絕大部分是被各部件的阻力總和所消耗掉的，而其中空氣過(guò)濾器的阻力約占到了風(fēng)機(jī)全壓頭的50％左右。所以，在大量使用空調(diào)箱的表面涂裝行業(yè)的供風(fēng)系統(tǒng)中，空氣過(guò)濾器的能耗是不容忽視的！

　　2、空氣過(guò)濾器能耗分析

　　根據(jù)歐洲通風(fēng)協(xié)會(huì)對(duì)空氣過(guò)濾器的生命周期成本分析結(jié)果：空氣過(guò)濾器的購(gòu)買費(fèi)用僅占4.5%，維護(hù)/更換費(fèi)用占14％、處理費(fèi)用僅占0.5％，而能耗占到了81%！

　　空氣過(guò)濾器的能耗是與其阻力（壓差值）相關(guān)的。空調(diào)箱中過(guò)濾器的壓差值變化趨勢(shì)一般是：使用新過(guò)濾器后壓差值剛開(kāi)始時(shí)是緩慢上升的，隨著運(yùn)行時(shí)間的增長(zhǎng)，過(guò)濾器捕集了大量的灰塵，其壓差值快速上升直到達(dá)到其終壓差值。而空調(diào)箱中的風(fēng)機(jī)為了克服空氣過(guò)濾器不斷增加的阻力，其功率也將持續(xù)增大，相應(yīng)的能耗也將增大。其耗電量可以表征為風(fēng)量、平均壓差值、風(fēng)機(jī)效率和運(yùn)行時(shí)間的函數(shù)：

　　[1]式中E: 耗電量, kwh

　　: 風(fēng)量，m?3;/s

　　: 平均壓差值， Pa，在此

　　[2]t:運(yùn)行時(shí)間， h

　　h: 風(fēng)機(jī)效率

　　按照一個(gè)過(guò)濾器在0.944m?3;/s（3400m3/h）的標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)量下運(yùn)行，風(fēng)機(jī)效率以70％計(jì)，如果過(guò)濾器的壓差值平均升高100Pa，則風(fēng)機(jī)為克服該過(guò)濾器阻力而運(yùn)行1年（以8400小時(shí)計(jì)）的耗電量約為1133kwh！

　　以近年來(lái)在國(guó)內(nèi)東北地區(qū)新建的兩個(gè)由歐系設(shè)計(jì)公司建造的汽車廠涂裝車間為例，為整條噴涂線（包括1條中涂線、1條色漆線、1條清漆線和點(diǎn)補(bǔ)線）噴漆室及烘干爐供風(fēng)的所需的袋式、耐高溫盒式空氣過(guò)濾器數(shù)量平均在1800個(gè)左右。如果這些過(guò)濾器的年平均壓差值同比上升幅度只要降低50Pa，每年就可省電約100萬(wàn)kwh！節(jié)省電費(fèi)約100萬(wàn)元人民幣（電費(fèi)以1.00元/kwh計(jì)）！

　　可見(jiàn)，控制空氣過(guò)濾器的能耗為表面涂裝行業(yè)（尤其是汽車制造廠商）節(jié)約制造成本提供了一個(gè)新的思路和突破口！

　　3、空氣過(guò)濾器能效分級(jí)簡(jiǎn)介

　　3.1 空氣過(guò)濾器的能效指標(biāo)

　　一般地，涂裝行業(yè)在選擇空氣過(guò)濾器時(shí)主要關(guān)注的是其過(guò)濾級(jí)別，而忽視了其能耗！但即使相同過(guò)濾級(jí)別的過(guò)濾器，它們的特征參數(shù)也是有區(qū)別的。目前通行的空氣過(guò)濾器過(guò)濾性能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)主要是歐洲的EN779標(biāo)準(zhǔn)和美國(guó)的ASHREA52.2標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)對(duì)過(guò)濾器的性能分級(jí)都只規(guī)定了一個(gè)范圍，如新實(shí)施的EN779：2010標(biāo)準(zhǔn)的M6過(guò)濾級(jí)別就是指在3400m3/h風(fēng)量、450Pa終阻力的測(cè)試條件下，過(guò)濾器對(duì)0.4μm氣溶膠顆粒的平均捕集效率在60%－80％（計(jì)數(shù)效率）范圍。如此大的效率范圍為各過(guò)濾器制造廠商推廣產(chǎn)品提供了很大的發(fā)揮空間；而不同廠商的同級(jí)別過(guò)濾器的初始?jí)翰钪稻拖嗖罡罅栓D―但這個(gè)指標(biāo)恰恰是關(guān)系到過(guò)濾器能耗的！

　　如何能使客戶通過(guò)簡(jiǎn)便的方法選擇到既有“極可能高的過(guò)濾效率”、又有“盡可能低的壓差值”的空氣過(guò)濾器，便成為具有實(shí)際意義的事情。德國(guó)科德寶過(guò)濾技術(shù)公司和歐洲通風(fēng)協(xié)會(huì)（EUROVENT）經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的試驗(yàn)研究，分別開(kāi)發(fā)出一種結(jié)合了過(guò)濾效率和平均壓差值兩個(gè)指標(biāo)在內(nèi)的空氣過(guò)濾器能效分級(jí)系統(tǒng)。

　　3.2 空氣過(guò)濾器能效分級(jí)系統(tǒng)簡(jiǎn)介

　　空氣過(guò)濾器能效分級(jí)系統(tǒng)是基于過(guò)濾器過(guò)濾效率和平均壓差值基礎(chǔ)上的，其中的過(guò)濾效率可采用現(xiàn)有的EN779：2010標(biāo)準(zhǔn)中的分級(jí)，而平均壓差值是如式[2]所示隨過(guò)濾器在運(yùn)行周期內(nèi)不斷容塵而變化的，不易確定。這時(shí)就需要建立一種模擬測(cè)試方法，這種方法要能體現(xiàn)出空氣過(guò)濾器在實(shí)際使用過(guò)程中隨著不斷捕集環(huán)境空氣中的大氣塵使得其壓差值上升的趨勢(shì)。

　　a.Rfilter能效分級(jí)系統(tǒng)

　　通過(guò)比較在德國(guó)不同地區(qū)（包括西北部的魯爾工業(yè)區(qū)、西南部的BASF附近的工農(nóng)業(yè)集中區(qū)等）長(zhǎng)達(dá)近2年的不同級(jí)別空氣過(guò)濾器使用狀況及在試驗(yàn)室EN779試驗(yàn)臺(tái)的大量測(cè)試結(jié)果，德國(guó)Rfilter公司得到了一個(gè)結(jié)論：實(shí)際中捕集了800g大氣塵的空氣過(guò)濾器壓差值變化趨勢(shì)與在EN779試驗(yàn)臺(tái)測(cè)試中3400m3/h風(fēng)量下采用標(biāo)準(zhǔn)ISOA2測(cè)試塵測(cè)試容塵量達(dá)到800g時(shí)的空氣過(guò)濾器的壓差值變化趨勢(shì)相吻合！由此，使用標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試塵ISOA2、容塵量800g便可用于過(guò)濾器能效分級(jí)系統(tǒng)所要建立的模擬測(cè)試方法中。而式[2]的平均壓差值就可表達(dá)如下：

　　[3]

　　這樣，用于定量反映空氣過(guò)濾器能效分級(jí)的關(guān)鍵能效數(shù)（key energy performance number）被定義如下式：

　　[4]式中

　　: 0.4μm顆粒的平均效率@3400m3/h, (EN779標(biāo)準(zhǔn))

　　: 容納ISOA2測(cè)試塵的平均壓差值@3400m3/h, 如式[3], Pa

　　: 反映過(guò)濾器實(shí)際性能的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，取22Pa

　　[4]式表明：關(guān)鍵能效數(shù)kep值越大，說(shuō)明過(guò)濾器是在額定風(fēng)量下節(jié)能的運(yùn)行，這反映在當(dāng)過(guò)濾器效率給定時(shí)，其壓差值很低。所以，可用kep值來(lái)對(duì)過(guò)濾器的能效分級(jí)。這里，定義了五個(gè)等級(jí)（如表1）：1級(jí)表示過(guò)濾器在運(yùn)行期間能耗最低；5級(jí)表示能耗最高。

　　b.EUROVENT能效分級(jí)系統(tǒng)

　　歐洲通風(fēng)協(xié)會(huì)開(kāi)發(fā)的過(guò)濾器能效分級(jí)系統(tǒng)，主要依賴實(shí)驗(yàn)室測(cè)試數(shù)據(jù)。它先規(guī)定好測(cè)試條件：風(fēng)量3400m3/h、測(cè)試塵采用ASHRAE52/76、終止壓差――粗效G過(guò)濾器250Pa、中效M/F過(guò)濾器450Pa；隨后在實(shí)驗(yàn)室按照歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN779：2010對(duì)過(guò)濾器整體性能進(jìn)行測(cè)試，并根據(jù)過(guò)濾器在不同發(fā)塵階段壓差值曲線得出可反映壓差值曲線趨勢(shì)的方程式（如圖2中的多項(xiàng)式）；最后根據(jù)式[1]計(jì)算出過(guò)濾器的能耗值。

　　圖2發(fā)塵階段壓差值變化曲線

　　對(duì)于計(jì)算所需的的平均壓差值

　    則規(guī)定按照下式計(jì)算：

　　a, b, c, d:[5]

　　式中a, b, c, d:反映壓差曲線變化趨勢(shì)的多項(xiàng)式系數(shù)

　　△Pi: 干凈過(guò)濾器的初始?jí)翰钪担?Pa

　　Mx: 不同級(jí)別過(guò)濾器的年容塵量規(guī)定值，克ASHRAE塵/年

　　對(duì)粗效過(guò)濾器：MG＝350g/年

　　對(duì)中效過(guò)濾器： MM＝250g/年

　　對(duì)中高效過(guò)濾器： MF＝100g/年

　　表2就是根據(jù)歐洲通風(fēng)協(xié)會(huì)的規(guī)定，計(jì)算得到的各個(gè)級(jí)別空氣過(guò)濾器的EUROVENT能效分級(jí)（計(jì)算條件為：風(fēng)量0.944 m?3;/s（3400m3/h）、風(fēng)機(jī)效率50％、運(yùn)行時(shí)間6000小時(shí)/年）：共分為A、B、C、D、E、F、G七個(gè)級(jí)別，其中A級(jí)別能耗較低，G級(jí)別能耗較高。從該表中的數(shù)據(jù)可直觀地看到各級(jí)過(guò)濾器的年耗電量情況。

　　表2 EUROVENT空氣過(guò)濾器能效等級(jí)

　　c.兩種能效分級(jí)系統(tǒng)的關(guān)系

　　科德寶過(guò)濾技術(shù)公司和歐洲通風(fēng)協(xié)會(huì)各自開(kāi)發(fā)的空氣過(guò)濾器能效分級(jí)系統(tǒng)，雖然表達(dá)形式不同，但都能反映過(guò)濾器的過(guò)濾級(jí)別和能耗等級(jí)，具有異曲同工之處。相對(duì)而言，科德寶的Viledon分級(jí)系統(tǒng)是建立在實(shí)際運(yùn)行和實(shí)驗(yàn)室測(cè)試基礎(chǔ)上的，而EUROVENT分級(jí)系統(tǒng)主要依賴實(shí)驗(yàn)室測(cè)試數(shù)據(jù)，并規(guī)定相應(yīng)測(cè)試條件和計(jì)算條件得到。

　　對(duì)于用戶選擇具有能效分級(jí)的過(guò)濾器時(shí)，一般可認(rèn)為科德寶分級(jí)系統(tǒng)的1－2級(jí)節(jié)能過(guò)濾器產(chǎn)品相當(dāng)于EUROVENT分級(jí)系統(tǒng)的A－C級(jí)產(chǎn)品（如表3所示）。

　　表3 Viledon和EUROVENT空氣過(guò)濾器能效等級(jí)對(duì)照表

　　4、高能效過(guò)濾器使用效果案例

　　以飛機(jī)制造商歐洲客車漢堡公司為例，這里的噴涂廠房每年要為168架A320系列客機(jī)和27架A380客機(jī)進(jìn)行表面噴涂。該公司選用的空氣過(guò)濾器是中效袋式過(guò)濾器T60――Viledon能效分級(jí)的1級(jí)、EUROVENT分級(jí)的A級(jí)。

　　根據(jù)客戶反饋：與以前使用的其它廠商的傳統(tǒng)過(guò)濾器相比，T60過(guò)濾器相當(dāng)運(yùn)行穩(wěn)定，不需投入較大的維護(hù)成本，且不用頻繁更換，使得生產(chǎn)效率大大提高；更重要的是，采用高能效的T60產(chǎn)品后，每年可節(jié)省約3200Mwh的用電量、可減排1900噸CO2，折算成現(xiàn)金計(jì)算，每年可節(jié)省成本40.3萬(wàn)歐元！

　　5、潮車族汽車噴漆小結(jié)

　　汽車噴漆：行業(yè)作為大量使用空氣過(guò)濾器的能耗大戶，選擇既能保證工作場(chǎng)所的空氣潔凈度、又能節(jié)能的合適過(guò)濾器產(chǎn)品是一個(gè)大幅降低涂裝制造成本的新的突破口！

　　我公司和歐洲通風(fēng)協(xié)會(huì)開(kāi)發(fā)的空氣過(guò)濾器能效分級(jí)系統(tǒng)，可以幫助表面涂裝用戶選擇高能效的過(guò)濾器，從而有效地控制涂裝能源消耗，為自身帶來(lái)實(shí)實(shí)在在的利益！

汽車噴漆空氣過(guò)濾器參考:http://www.rfilter.com/