汽车喷漆表面涂装过程中使用的空气过滤器的能耗量巨大且常被忽视。节约空气过滤器的能耗可作为控制涂装制造成本的新思路和突破口！

1、汽车喷漆表面涂装过程能耗现状

　　随着表面涂装市场（尤其是轿车市场）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，已成为各大厂商成本控制的重点。而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。

　　根据表面涂装工艺相关的洁净度要求，必须有足够的空调箱（Air HandlingUnit）净化大量的外界空气为涂装工作区域（如喷漆室、洁净间和烘干炉）提供洁净的空气，这就需要大量的空气过滤器。以汽车厂四大车间中公认的耗能大户涂装车间为例：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BMWManufacturing Co.涂装车间耗能也占到全厂的50％。其中喷漆室、烘干炉是涂装车间主要的耗能装置，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%。

　　图1是欧洲通风协会（EUROVENT）对连续运行的空调箱进行的生命周期成本（Life Cycle Cost）分析的结果。结果显示：能源成本在整个空调箱的生命周期成本中占到80％左右，其中约50％是被风机消耗的。

　　图1空气处理单元生命周期成本

　　风机是作为克服空调箱中主要部件（如加湿器、冷凝盘管、换热器和空气过滤器等）的阻力而提供能量的，也就是说，风机提供的能量绝大部分是被各部件的阻力总和所消耗掉的，而其中空气过滤器的阻力约占到了风机全压头的50％左右。所以，在大量使用空调箱的表面涂装行业的供风系统中，空气过滤器的能耗是不容忽视的！

　　2、空气过滤器能耗分析

　　根据欧洲通风协会对空气过滤器的生命周期成本分析结果：空气过滤器的购买费用仅占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%！

　　空气过滤器的能耗是与其阻力（压差值）相关的。空调箱中过滤器的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。而空调箱中的风机为了克服空气过滤器不断增加的阻力，其功率也将持续增大，相应的能耗也将增大。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：

　　[1]式中E: 耗电量, kwh

　　: 风量，m?3;/s

　　: 平均压差值， Pa，在此

　　[2]t:运行时间， h

　　h: 风机效率

　　按照一个过滤器在0.944m?3;/s（3400m3/h）的标准风量下运行，风机效率以70％计，如果过滤器的压差值平均升高100Pa，则风机为克服该过滤器阻力而运行1年（以8400小时计）的耗电量约为1133kwh！

　　以近年来在国内东北地区新建的两个由欧系设计公司建造的汽车厂涂装车间为例，为整条喷涂线（包括1条中涂线、1条色漆线、1条清漆线和点补线）喷漆室及烘干炉供风的所需的袋式、耐高温盒式空气过滤器数量平均在1800个左右。如果这些过滤器的年平均压差值同比上升幅度只要降低50Pa，每年就可省电约100万kwh！节省电费约100万元人民币（电费以1.00元/kwh计）！

　　可见，控制空气过滤器的能耗为表面涂装行业（尤其是汽车制造厂商）节约制造成本提供了一个新的思路和突破口！

　　3、空气过滤器能效分级简介

　　3.1 空气过滤器的能效指标

　　一般地，涂装行业在选择空气过滤器时主要关注的是其过滤级别，而忽视了其能耗！但即使相同过滤级别的过滤器，它们的特征参数也是有区别的。目前通行的空气过滤器过滤性能测试标准主要是欧洲的EN779标准和美国的ASHREA52.2标准。这些标准对过滤器的性能分级都只规定了一个范围，如新实施的EN779：2010标准的M6过滤级别就是指在3400m3/h风量、450Pa终阻力的测试条件下，过滤器对0.4μm气溶胶颗粒的平均捕集效率在60%－80％（计数效率）范围。如此大的效率范围为各过滤器制造厂商推广产品提供了很大的发挥空间；而不同厂商的同级别过滤器的初始压差值就相差更大了――但这个指标恰恰是关系到过滤器能耗的！

　　如何能使客户通过简便的方法选择到既有“极可能高的过滤效率”、又有“尽可能低的压差值”的空气过滤器，便成为具有实际意义的事情。德国科德宝过滤技术公司和欧洲通风协会（EUROVENT）经过长期的试验研究，分别开发出一种结合了过滤效率和平均压差值两个指标在内的空气过滤器能效分级系统。

　　3.2 空气过滤器能效分级系统简介

　　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EN779：2010标准中的分级，而平均压差值是如式[2]所示随过滤器在运行周期内不断容尘而变化的，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。

　　a.Rfilter能效分级系统

　　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Rfilter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风量下采用标准ISOA2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！由此，使用标准测试尘ISOA2、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：

　　[3]

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

　　[4]式中

　　: 0.4μm颗粒的平均效率@3400m3/h, (EN779标准)

　　: 容纳ISOA2测试尘的平均压差值@3400m3/h, 如式[3], Pa

　　: 反映过滤器实际性能的经验系数，取22Pa

　　[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。

　　b.EUROVENT能效分级系统

　　欧洲通风协会开发的过滤器能效分级系统，主要依赖实验室测试数据。它先规定好测试条件：风量3400m3/h、测试尘采用ASHRAE52/76、终止压差――粗效G过滤器250Pa、中效M/F过滤器450Pa；随后在实验室按照欧洲标准EN779：2010对过滤器整体性能进行测试，并根据过滤器在不同发尘阶段压差值曲线得出可反映压差值曲线趋势的方程式（如图2中的多项式）；最后根据式[1]计算出过滤器的能耗值。

　　图2发尘阶段压差值变化曲线

　　对于计算所需的的平均压差值

　    则规定按照下式计算：

　　a, b, c, d:[5]

　　式中a, b, c, d:反映压差曲线变化趋势的多项式系数

　　△Pi: 干净过滤器的初始压差值， Pa

　　Mx: 不同级别过滤器的年容尘量规定值，克ASHRAE尘/年

　　对粗效过滤器：MG＝350g/年

　　对中效过滤器： MM＝250g/年

　　对中高效过滤器： MF＝100g/年

　　表2就是根据欧洲通风协会的规定，计算得到的各个级别空气过滤器的EUROVENT能效分级（计算条件为：风量0.944 m?3;/s（3400m3/h）、风机效率50％、运行时间6000小时/年）：共分为A、B、C、D、E、F、G七个级别，其中A级别能耗较低，G级别能耗较高。从该表中的数据可直观地看到各级过滤器的年耗电量情况。

　　表2 EUROVENT空气过滤器能效等级

　　c.两种能效分级系统的关系

　　科德宝过滤技术公司和欧洲通风协会各自开发的空气过滤器能效分级系统，虽然表达形式不同，但都能反映过滤器的过滤级别和能耗等级，具有异曲同工之处。相对而言，科德宝的Viledon分级系统是建立在实际运行和实验室测试基础上的，而EUROVENT分级系统主要依赖实验室测试数据，并规定相应测试条件和计算条件得到。

　　对于用户选择具有能效分级的过滤器时，一般可认为科德宝分级系统的1－2级节能过滤器产品相当于EUROVENT分级系统的A－C级产品（如表3所示）。

　　表3 Viledon和EUROVENT空气过滤器能效等级对照表

　　4、高能效过滤器使用效果案例

　　以飞机制造商欧洲客车汉堡公司为例，这里的喷涂厂房每年要为168架A320系列客机和27架A380客机进行表面喷涂。该公司选用的空气过滤器是中效袋式过滤器T60――Viledon能效分级的1级、EUROVENT分级的A级。

　　根据客户反馈：与以前使用的其它厂商的传统过滤器相比，T60过滤器相当运行稳定，不需投入较大的维护成本，且不用频繁更换，使得生产效率大大提高；更重要的是，采用高能效的T60产品后，每年可节省约3200Mwh的用电量、可减排1900吨CO2，折算成现金计算，每年可节省成本40.3万欧元！

　　5、潮车族汽车喷漆小结

　　汽车喷漆：行业作为大量使用空气过滤器的能耗大户，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是一个大幅降低涂装制造成本的新的突破口！

　　我公司和欧洲通风协会开发的空气过滤器能效分级系统，可以帮助表面涂装用户选择高能效的过滤器，从而有效地控制涂装能源消耗，为自身带来实实在在的利益！

汽车喷漆空气过滤器参考:http://www.rfilter.com/