بخشی از مقاله
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***
تحلیل و ارزیابی روش های فیلتراسیون هوا در سیستم تهویه مترو
چکیده
در این مقاله به بررسی علمی و صنعتی و مطالعه میدانی انواع روش های فیلتراسیون هوا در سیستم های تهویه ( مترو) و مقایسه آنها از نظر کلاس بندی و سرعت هوا در مقاطع فیلتری و ضریب فیلتری و هزینه های نصب و راه اندازی و مصرف فیلتر و نگهداری و تعمیرات پرداخته شده است.
در پایان، نتایج تحقیقات بسیار که منجر به ساخت فیلترهای قابل شستشو یا قابل احیاء و استفاده مجدد که با هزینه های بسیار مناسب در سیستم های تهویه (مترو) بکارگیری شده است و تمامی اجزاء آن در داخل کشور با کمک صنعتگران توانمند داخلی ساخته شده است با نتایج کنترلی بررسی شده است.
۱. مقدمه
روشهای فیلتراسیون هوا در سیستم تهویه مترو
۱-۱ روش رول فیلتر
در این روش به کمک دستگاه فیلتر، رول فیلتر تمیز (که بشکلی فیلم عکاسی ) در جعبه فوقانی قرار داده میشود و ابتدای رول را پس از عبور از مسیر حرکت رول ( سطح فیلتری) به جعبه پایینی دستگاه که به کمک الکتروموتور و گیربکس و محورهای مخصوص همانند فیلم عکاسی از قرقره های فوقانی کشیده سپس با یک سطح مشخص از فیلتر، عملیات فیلترینگ هوا را انجام و پس از کثیف شدن سطح فیلتر و افزایش افت فشار به میزان تعریف شده در سیستم تهویه، با فرمان مرکز کنترل سیستم تهویه (یا فرمان دستی)، الکتروموتور روشن شده و سطح فیلتری جدیدی را در مسیر هوا قرار داده و تا اعلام و فرمان بعدی خاموش می شود.
این روش بدو صورت رول فیلتر زیگزاگی و رول فیلتر تخت متداول می باشد که در حال حاضر رول فیلتر های زیگزاگی با توجه به مشکلات عدیده ای از یرند تولید و کاتالوگ های شرکتها خارج شده است البته لازم بذکر است بیشتر شرکتها از این روش جهت پیش فیلتر سیستم های تهویه استفاده می نمایند.
۲-۱ روش فیلتر های کیسه ای
در این روش با مش بندی سطح عبوری هوا و نصب فیلترهای کیسه ای در مسیر ، عملیات فیلتر انجام می شود که می تواند همراه با نصب پیش فیلتر نیز باشد که هم در راندمان سیستم و هم در عمر فیلتر های کیسه ای تأثیر خواهد گذاشت.
۲ بررسی روشهای فیلتراسیون هوا و محاسبات مربوطه
2-۱ رول فیلتر زیگزاگی
در سیستم رول فیلتر، فیلتر از چند مسیر مورب و زیگزاگی از بین قرقره ها و محورهای خورشیدی دستگاه عبور کرده و لذا سطح فیلتری که در معرض جریان هوا قرار میگیرد بیشتر می باشد. در حال حاضر در سیستم تهویه ایستگاه های خط ۱ و ۲ تهران از این نوع دستگاه رول فیلتر استفاده می شود و از فیلتر های رول مدیا با طول ۱۹ متر ( در کلاس فیلتری G3) استفاده می شود و خصوصیات این دستگاه دارای مزایایی از قبیل : کارکرد اتوماتیک و تعوض سطح فیلتر بدون نیاز به اپراتور، مجهز بودن بودن به سوییچ اعلام اتمام رول و... می باشد. و معایبی از قبیل : سطح فیلتری بسیار کم با توجه به هوای عبوری، مصرف زیاد رولی فیلتر و بالا بودن هزینه های جاری، گیر کردن زیاد رول ها و لذا جهت رفع گیر به اپراتوری زیادی نیاز دارد- پاره شدن فیلتر و لذا کاهش راندمان فیلتری و عبور آلودگی به قسمتهای دیگر، هزینه نگهداری و تعمیرات نسبتاً زیاد، نیاز به خرید خارج از کشور و خروج ارز، داشتن قطعات یدکی زیاد، هزینه انبارداری رول فیلتر ها و ... میباشد.
محاسبات مربوط به رول فیلتر زیگزاگی (چینی) در صورت استفاده رول فیلتر زیگزاگی چینی با مدل و انتخاب یونیت x 3100 x 800 mm 1600 اطلاعات ذیل از کاتالوگ آن بدست می آید:
و با توجه به ابعاد مجاز اتاق فیلتر در سیستم تهویه
تنها از سه یونیت بصورت موازی ( کنار هم ) می توان استفاده کرد ولذا سطح فیلتر کل میشود
سطح فیلتری سیستم رول فیلتر زیگزاگی
و لذا سرعت هوا در سطح فیلتر بمیزان ذیل خواهد بود:
با توجه به میانگین مصرف ماهانه حداقل ۱/۵ رول بطول ۱۹ متر سطح فیلتر مصرفی بشرح ذیل محاسبه می شود:
پس مساحت فیلتر مورد استفاده: تقریباً ۱۲۰ مترمربع می باشد. بعلت عدم تولید دستگاههای زیگزاگی تمامی شرکتهای خارجی تنها پیشنهاد دستگاههای رول فیلتر تخت را ارائه نمودند و لذا محاسبات فوق بر اساس دستگاه رول فیلتر زیگزاگی از شرکت های داخلی می باشد که بگفته آن شرکت ها، این دستگاهها نیز مشکلات دستگاه چینی را دارند و در صورت سفارش خاص ساخته میشود.
۲-۲ رول فیلتر تخت اتوماتیک
در این دستگاه ها از لحاظ عملکردی سیستم مشابه دستگاه های زیگزاگی بوده و تنها سطح فیلتر بصورت تخت و عمود بر سطح جریان هوا می باشد و لذا سطح فیلتری بسیار کمتر از نوع زیگزاگی میباشد، از طرفی با توجه به عبور فیلتر از مسیر ساده تر مشکلات ماشینی سیستم بسیار کمتر است. حال بشرایط دستگاه رول فیلتر های تخت شرکت trOX که بسیاری از مشکلات رول فیلتر های چینی را ندارند و قبلاً گزارش آن به شرکت بهرو ارسال و تأیید شده اند توجه فرمایید
مشخصات فنی دستگاه رول فیلتر اتوماتیک
- أبعاد
- ابعاد اتاقک فیلتر
جمعاً ابعاد کل سیستم فیلتر بشرح ذیل خواهد شد
و لذا سطح فیلتری آن مطابق کاتالوگ پیوست می شود
سطح فیلتری سیستم رول فیلتر تخت و سرعت در سطح فیلتر به میزان ذیل خواهد بود:
پس سرعت هوا در سطح این نوع فیلتر ها بعلت کاهش سطح فیلتری بسیار بالاتر می باشد و لذا سرعت کثیف شدن فیلتر در نتیجه تعویض فیلترها بسیار زیاد می باشد.
با توجه به میانگین مصرف ماهانه حداقل ۱/۵ رول بطول ۱۹ متر سطح فیلتر مصرفی بشرح ذیل محاسبه می شود(محاسبات را همانند سیستم رول فیلتر زیگزاگی انجام میدهیم) و لذا:
بنابراین مساحت فیلتر مورد استفاده در این سیستم نیز تقریباً ۱۲۰ مترمربع می باشد.
دیگر مشخصات فنی اصلی
سیستم مجهز به موتور گیربکس محرک رول به ازای هر فیلتر رول می باشد. دور خروجی موتور گیربکس رول حدود خواهد بود.
یک سیستم کنترل اختلاف فشار توسط یک سنسور اختلاف فشار، افت فشار فیلتر را اندازه گیری کرده در صورت افزایش آن به حدود ۱۶۰ پاسکال (قابل تنظیم تا حدود ۲۰۰ پاسکال) رول فیلتر را به حرکت در آورده و سطح فیلتر تمیز را جایگزین قسمت کار کرده می نماید.
سیستم مجهز به سویچ اعلام تمام شدن فیلتر و یا گیر کردن آن می باشد.
کلاس مدیای رول فیلتر G3 و از جنس فایبرگلاس بوده و راندومان آن مطابق 779 EN و یا 76-52 Ashrae خواهد ہود.
افت فشار اولیه حدود ۹۰ پاسکال و افت فشار نهایی آن حداکثر ۳۰۰ پاسکال می باشد.
راندومان جذب وزنی ذرات بصورت متوسط حدود ۸۳٪ و جذب غبارات اتمسفری بصورت متوسط حدود ۲۷٪ و مطابق EN779 خواهد بود.
۳-۲ مقایسه دو سیستم رول فیلتر زیگزاگی و تخت از لحاظ هزینه و عملکرد
۱. قطعات اصلی رول فیلتر تخت از جمله موتور گیربکس، سیستم سنجش و فرمان اختلاف فشار، درایو کنترل سرعت، سویچ اعلام اتمام رول فیلتر ( و یا گیر کردن رول) اروپایی می باشد.
۲. قطعات تابلویی و کنترل همگی با برندهای اروپایی بوده. و عملا دستگاه مذکوربا کیفیت سیستم اروپایی و تکنولوژی روز خواهد بود. طبیعی است قطعات الکتریکی و کنترلی با برند اروپایی گرانتر و با کیفیت تر از نمونه چینی خواهد بود.
۳. سایز دستگاه چینی (ارتفاع 2.5m متر با عرض 4.2m ) ، ٪۳۳ کوچکتر از نمونه اروپایی
۴. (با ارتفاع lm.3 متر با عرض 15m.گ) می باشد و عملا دستگاه هر چه کوچکتر هزیته های ساخت دستگاه کمتر و با صرف هزینه کمتری ساخته شده و قیمت ان پایین تر خواهد بود.
۵ . در سیستم زیگزاگی برای کوچک کردن حجم سیستم ، سطح مدیای فیلتر به جای اینکه بصورت تخت و صفحه ای و عمود بر مسیر هوا (و عمود بر زمین) قرار گیرد بصورت زیگزاگ بین چند قرقره حرکت می کند در این سیستم فشار وارد به مدیای فیلتر (هنگام کشش فیلتر) بصورت یکسان وارد نشده احتمال پاره شدن و گیر کردن فیلتر افزایش می یابد. این سیستم در حال حاضر توسط هیچ شرکت معتبر اروپایی تولید نشده و بخاطر مسایل مربوطه کنار گذارده شده است.
۲- روش فیلتر های کیسه ای
در این روش با مش بندی سطح عبوری هوا و نصب فیلترهای کیسهای در مسیر، عملیات فیلتر انجام می شود که میتواند همراه با نصب پیش فیلتر نیز باشد که هم در راندمان سیستم و هم در عمر فیلتر های کیسه ای تأثیر خواهد گذاشت.
۲-۱ مشخصات فنی فیلتر های کیسه ای
مشخصات مربوط به کلاس های G4 و FS در کانالوگ های مربوطه ذکر شده است
۲-۶-۳ مشخصات شبکه جا گذاری
کلاف ساخته شده از نبشی ( ۵۰mm× ۵۰) با ابعاد roun ۳۰۰۰×--۶۰ برای سیستم هواساز ، فریم اصلی را تشکیل می دهند. این کلاف به دیوارهای تونل به کمک ROLBOLT نصب میگردد که پس از نصب آن ، شبکه بر روی این کلاف با پیج و مهره نصب می شود. - ابعاد کلی شبکه X 2960 mm 5328 می باشد. - عمق محل نشستن فیلتر ها ۷۵mm در نظر گرفته شود۔ - ناودانی ساپورت از ورق گالوانیزه به ضخامت 3mm و دیواره 40mm ساخته خواهد شد. - شبکه قابلیت جاگذاری تعداد ۴۵ فیلتر کیسه ای با ابعاد فریم استاندارد 20mm×592×592 و به همین تعداد پیش فیلتر پانل با ابعاد فریم 50mm ×592×592 بصورت ۹ ردیف افقی و ۵ ردیف عمودی ، را دارد - روی هرکدام از فریم ها حداقل ۳ کلیپ جهت نگهداری فیلتر ها و پیش فیلتر ها تعبیه میشود. - شبکه جا گذاری با ورق، گالوانیزه با ضخامت mm 1.5 ساخته خواهد شد. - در محل نشستن فریم فیلتر به شبکه نوار لاستیکی بضخامت 5mm -3 جهت هوابندی نصب میگردد. - تمامی اتصالات در ایستگاه بصورت پیچ و مهره و یا پرچ خواهد بود.
۲--۳ ویژگیهای روش فیلتر های کیسه ای
۱- طراحی و ساخت و تولید ۱۰۰٪ در داخل کشور
۲- بالا رفتن سطح فیلتری حداقل تا ۱۰ برابر نسبت به سیستم های رول فیلتر
۳- علیرغم افزایش سطح فیلتری حجم اتاق فیلتری هیچ افزایشی نمی یابد.
۴- پایین آمدن سرعت هوا در سطح فیلتر و لذا بالارفتن راندمان فیلتری
۵- بالا بودن ظرفیت غیار گیری و جذب ذرات کیسه ها
۶- بالارفتن عمر تجهیزات مربوط به دمپر و هواشوی وفن محوری و... با توجه به کاهش آلودگی
۷- کاهش رسوبات در هواشویی و افزایش راندمان و کاهش تعداد دوره های نظافت هواشویی
۸- بالا رفتن عمر فیلترها و لذا طولانی تر شدن دوره های تعوض فیلتر و کاهش هزینه های جاری
۹- سرعت بسیار زیاد در زمان اپراتوری تعویفس فیلترها و کاهش حجم استفاده از نفرات و زمان تعویضس
۱۰- سادگی سیستم و تجهیزات از لحاظ عملکردی
۱۱- سرعت بسیار زیاد در طراحی و ساخت و نصب و راه اندازی و بهره برداری
۱۲- عدم تیاز به اپراتور ویژه و حجم اپراتوری بسیار کم
۱۳- دقت بسیار بالا در انجام عملیات فیلتراسیون
۱۴- عدم استفاده از تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی ولذا حذف مصرف برق در سیستم
۱۵- تغییر در کلاس فیلتراسیون درگرید های مختلف بدون هزینه بطور مثال از G3 به G4 و یا ....
۱۶- بدون خطرات و حوادث در حین کار
۱۷- تقریبا هزینه نگهداری و تعمیرات ندارند و همچنین قطعه یدکی بسیار کمی دارند.
اشکال و عیب روش فیلتر های کیسه ای
۱- بهرحال دوره تعوض حدود ۲ ماهه دارد و تولید زباله می شود و بایستی هزینه ای صرف تعویص و حمل فیلترهای کثیفا نمود. ۲- هزینه جهت تأمین و انبارداری و جابجایی فیلتر های نو
۳- در اواسط دوره مصرف با شوک های جریانی هوا و تکانه های مکانیکی غبار موجود در کیسه ها بداخل سیستم تهویه رانده میشود البته این مشکل در حین راه اندازی اولیه با طولانی کردن زمان رسیدن بسرعت نامی فن های محوری توسط درایو کنترل سرعت به آسانی قابل رفع می باشد ولی در صورت برخورد اپراتور یا تجهیزی بطور اتفاقی به کیسه ها غبار آزاد می نماید.
۴- احتمال ضربه خوردگی و پارگی کیسه در حین دوره وجود دارد که فوراً بایستی کیسه مذکور تعویض شود
۵- ناهمگونی کثیف شدن کیسه ها بعلت نامتقارن بودن جریان هوا و لذا احتمال تعویص زود هنگام برخی از کیسه ها وجود دارد. ۶- گیر کردن های برخی از کیسه ها و لایه ها روی یکدیگر که با یستی اپراتور بطور هفتگی در حین روشن بودن سیستم کنترل و رفع نماید لازم بذکر است رفع این نقیصه و برخی دیگر از موارد فوق با نصب فیلتر های کیسه ای صلب که توسط رزین مخصوصی در داخل الیاف تزریق شده اند بشکل منظم و مطلوبی قرارد میگیرند و یا نصب قفسه پلاستیکی یا مش فلزی قابل رفع می باشد که البته مستلزم هزینه نسبتاً بالایی نسبت به فیلتر های کیسه ای معمولی می باشد.
۲- ۵-۶ محاسبات مربوط به فیلتر های کیسه ای
با انتخاب فیلتر از کاتالوگ با ابعاد فوق داریم :
و با توجه به ابعاد اتاق فیلتر و ابعاد یونیت فیلتر ها داریم:
لذا در طول برای هر ردیف ۹ فیلتر می توان استفاده کرد
لذا در ارتفاع برای هر ستون ۵ فیلتر می توان استفاده کرد
در تیجه با توجه یه کاتالوگ فیلتر کاسه ای :
با مقایسه این سطح فیلتر با سطح فیلتر رول فیلتر داریم:
یعنی حدود 7.75 برابر سطح فیلتر بیشتر است و لذا سرعت هوا در سطح فیلتر به میزان ذیل کاهش می یابد:
بدین ترتیب درسرعت در سطح فیلترها بسیار پایین بوده و لذا اولاً فیلتر با راندمان بالایی انجام وظیفه خواهد کرد و ثانیاً با توجه به حجم هوای عبوری بسیار کمتر در واحد سطح مصرف فیلتر نیز چندین برابر کاهش خواهد یافت. حال مصارف فیلتر یک دوره را با هم مقایسه میکنیم :
و این یعنی با توجه به بالا بودن سطح فیلتری و کاهش سرعت در فیلتر های کیسه ای، عمر فیلتر ها حداقل ۱/۷ برابر خواهد و این در حالی است که نه برقی جهت جابجایی فیلتر مصرف شده و اپراتوری بسیار اندکی صورت گرفته است. در صورت استفاده از پیش فیلتر های کلاس 3 G با الیاف شیشه و فریم کاغذی عمر فیلترها افزایش یافته و راندمان فیلتری نیز افزایش خواهد یافت مشخصات این پیش فیلتر ها چنین است :
